应力腐蚀概述.ppt

一 SCC 一 SCC 一 SCC SCC Mechanisms Mechanisms Mechanisms Mechanisms Mechanisms Mechanisms Mechanisms Mechanisms Mechanisms 阳极溶解机理 3个阶段Three stages 裂纹起源 – 介质缓慢攻击产生凹坑 慢速裂纹扩展 快速断裂 Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Stress corrosion cracking Intergranular Stress Corrosion Cracking (IGSCC) 5. 特点 图片 5. 特点 (5)应力腐蚀破裂的断口，在裂纹源或亚临界扩展区内，出于腐蚀介质的侵蚀作用，断口表面往往呈黑色或灰色，并有腐蚀产物存在。在机械失稳区内的断口表面，常常有放射性花纹或人字纹。 5. 特点 (6)应力腐蚀裂纹有晶间型的、穿晶型的和混合型的， 在一般情况下，低碳钢、低合金钢、铝合金、黄铜等是晶间破裂，裂纹大致是沿垂直于拉应力方向的晶界向金属内部的纵深方向延伸；航空用超高强钢，似乎是沿原奥氏体晶界断裂。黄铜和在氯化物溶液中的奥氏体不锈钢，大多数情况下是穿晶型的。奥氏体不锈钢在热减溶液中的应力腐蚀裂纹是穿晶型的还是晶间型的，决定于介质温度。 5. 特点 5. 特点 5. 特点 低碳钢在硝酸盐溶液中的应力腐蚀破裂是典型的沿晶破裂，呈“冰糖状”断口 5. 特点 从断口的扫描电镜照片上看，晶间型破裂断口呈冰糖状 的脆性断口；穿晶型破裂断口一般呈准解理或解理状的脆性 断口。 5. 特点 6.环境氢脆破裂机理 1．氢的扩散机理 如果裂纹尖端处于阴极区，则由于阴极反应的结果，使介质中的氢离子获得电子还原成氢原子。氢 原子一部分结合成氢分子选出；一部分原子氢要向金属基体 的内部扩散。 氢原子的半径只有5x 10—6mm， 当它进入铁基晶体氢在室温时，在：Fe中的 溶解度非常小。温度升高，其溶解度增加 6.环境氢脆破裂机理 6.环境氢脆破裂机理 2 氢压理论 金属内部的过饱和的氢必然要退出，直到建立起平衡压力为止．几乎所有金属材料的内部都包含有许多宏观和微观的缺陷。由晶格中逸出的氢，往往容易在缺陷处聚集， 产生巨大的压力，氢压力超过某一临界值(接近晶体的弹性强度)，材料即脆化 * * 材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性开裂破坏现象称为应力腐蚀开裂，简称应力腐蚀。应力腐蚀是危害最大的腐蚀形态之一。应力腐蚀应是电化学腐蚀和应力机械破坏互相促进裂纹的生成和扩展的过程。 敏感的合金、特定的介质和一定的静应力是发生应力腐蚀的三个必要条件。对于一定的材料，其应力腐蚀只在特定的介质中发生。这种材料与敏感介质的组合关系，称为应力腐蚀体系。 应力腐蚀的机理分为阳极溶解和氢脆机理两种。 1 三个主要特征 必须有应力 腐蚀介质是特定的 断裂速度约在10-8~10-6m/s数量范围内，远大于没有应力时的腐蚀速度，又远小于单纯力学因素引起的断裂速度。一般呈脆性断裂。 2 SCC破裂类型 应力腐蚀破裂按照电化学的观点，基本上可以分为两大 类，一类是裂纹尖端处于阳极区，以阳极快速溶解占主导地位的，称之为应力—阳极开裂，通常称这类破裂型式为应力腐蚀破裂；另一类是裂纹尖端处于阴极 区，以阴极反应为主，阴极反应的结果是原子氢大量地进入 金属的内部，产生氢脆，这种形式的破坏，称之为应力—阴极开裂——环境氢脆 2 SCC破裂类型 2 SCC破裂类型 晶界区的结构及成分与区内有很大的区别。对于单相合金，由于晶界偏析或选择性溶解，使晶内成分与晶界成分有显著差异。若晶界电位较付活化。 电位不仅与成分有关，还与介质有关。 不仅晶界偏析导致成分的差异，晶界沉淀导致的邻近区域的溶质贫乏所引起的晶间腐蚀，是早为人们熟知的现象。例如，奥氏体不锈钢及Cr23C6的