資源描述：
《應力腐蝕和氫脆》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第六單元金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學性能金屬工件在加工過程中往往產(chǎn)生殘余應力，在服役過程中又承受外加載荷，如果與周圍環(huán)境中各種化學介質(zhì)或氫相接觸，便會產(chǎn)生特殊的斷裂現(xiàn)象，其中主要有應力腐蝕斷裂和氫脆斷裂等，這些斷裂形式大多為低應力脆斷，具有很大的危險性。本單元主要介紹應力腐蝕、氫脆和腐蝕疲勞產(chǎn)生的原因、斷裂特征和影響因素等，介紹金屬材料抵抗應力腐蝕、氫脆和疲勞腐蝕斷裂的力學性能指標及防止其斷裂的措施。模塊一應力腐蝕能力知識點1應力腐蝕現(xiàn)象一、應力腐蝕金屬在應力和特定化學介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時間后所產(chǎn)生的低應力
2、脆斷現(xiàn)象，稱為應力腐蝕斷裂(StressCorrosionCrack，縮寫為SCC)。發(fā)生應力腐蝕的溫度一般在50～300℃之間。危害：緩和的介質(zhì)＋較小的應力1.導致應力腐蝕破壞的介質(zhì)為不腐蝕或輕微腐蝕；2.導致應力腐蝕破壞的應力為極小應力。SCC在石油、化工、航空、原子能等行業(yè)中都受到廣泛的重視，如發(fā)電廠中的汽輪機葉片、鋼結構橋梁、輸氣輸油管道、飛機零部件等，均有發(fā)生應力腐蝕的可能性。1967年12月，美國西弗吉尼亞州和俄亥俄州之間的俄亥俄大橋突然倒塌，死46人。事故調(diào)查的結果就是因為應力＋大氣中微量H2S導
3、致鋼梁產(chǎn)生應力腐蝕所致。解放初期黃銅子彈殼開裂現(xiàn)象：原因是潤滑用肥皂水中含微量銨離子。二、應力腐蝕產(chǎn)生的條件（1）只有在拉伸應力作用下才能引起應力腐蝕開裂(近年來，也發(fā)現(xiàn)在不銹鋼中可以有壓應力引起)。這種拉應力可以是外加載荷造成的應力，但主要是各種殘余應力，如焊接殘余應力、熱處理殘余應力和裝配應力等。據(jù)統(tǒng)計，在應力腐蝕開裂事故中，由殘余應力所引起的占80%以上，而由工作應力引起的則不足20%。第一次世界大戰(zhàn)期間，用H70經(jīng)過深沖成形的黃銅彈殼，在戰(zhàn)場上出現(xiàn)了大量破裂現(xiàn)象。經(jīng)研究表明，經(jīng)沖壓加工后，黃銅彈殼內(nèi)存在
4、殘余內(nèi)應力,在戰(zhàn)場含氨氣或二氧化硫等環(huán)境介質(zhì)中,產(chǎn)生應力腐蝕破裂或季節(jié)裂紋（季裂）。這個問題可通過在240～260℃退火,消除殘余應力來解決。（2）產(chǎn)生應力腐蝕的介質(zhì)一般都是特定的，也就是說，每種材料只對某些介質(zhì)敏感，而這種介質(zhì)對其它材料可能沒有明顯作用，例如，黃銅在氨氣氛中、不銹鋼在具有氯離子的腐蝕介質(zhì)中容易發(fā)生應力腐蝕，但反應過來不銹鋼對氨氣、黃銅對氯離子就不敏感。金屬材料化學介質(zhì)金屬材料化學介質(zhì)低碳鋼、低合金鋼NaOH溶液、沸騰硝酸鹽溶液，海水，H2S水溶液，海洋性和工業(yè)性氣氛鋁合金氯化物溶液，海水及海洋
5、性大氣，潮濕性工業(yè)氣氛奧氏體不銹鋼酸性和中性氯化物溶液，海水及海洋大氣，熱NaCl、H2S水溶液，嚴重污染的工業(yè)大氣等銅合金氨蒸汽、含氨氣氛，含氨離子的水溶液、水蒸汽，濕H2S，氨溶液鎳基合金熱濃NaOH溶液，HF溶液和蒸汽鈦合金發(fā)煙硝酸，300℃以上的氯化物，潮濕性空氣及海水（3）一般認為，純金屬不會產(chǎn)生應力腐蝕，所有合金對應力腐蝕都有不同程度的敏感性，合金也只有在拉伸應力與特定腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下才會產(chǎn)生應力腐蝕斷裂。但在每—種合金系列中，都有對應力腐蝕敏感的合金成分。例如，鋁鎂合金中當鎂的質(zhì)量分數(shù)大于4％，
6、對應力腐蝕很敏感；而鎂的質(zhì)量分數(shù)小于4％時，則無論熱處理條件如何，它幾乎都具有抗應力腐蝕的能力。能力知識點2應力腐蝕的斷裂特征基本的是滑移-溶解理論（或稱鈍化模破壞理論）和氫脆理論。一、應力腐蝕斷裂機理鈍化膜拉應力鈍化膜破裂形成蝕坑應力集中裂紋將逐步向縱深發(fā)展斷裂應力腐蝕造成的破壞，是脆性斷裂，沒有明顯的塑性變形。應力腐蝕的裂紋擴展速率較小，有點象疲勞，是漸進緩慢的，這種亞臨界的擴展狀況一直達到某一臨界尺寸，使剩余下的斷面不能承受外載時，就突然發(fā)生斷裂。一、特征應力腐蝕斷裂速度為0.01～3mm/h，遠遠大于無
7、應力存在下的局部腐蝕速度（如孔蝕等），但又比單純力學斷裂速度小得多。例如，鋼在海水中的SCC斷裂速度為孔蝕的106倍，而比純力學斷裂速度幾乎低10個數(shù)量級，這主要由于純力學斷裂通常對應的應力水平要高得多。應力腐蝕的裂紋多起源于表面蝕坑處，而裂紋的傳播途徑常垂直于拉力軸。應力腐蝕的主裂紋擴展時常有分枝。但不要形成絕對化的概念，應力腐蝕裂紋并不總是分枝的。應力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物（泥狀花樣），或腐蝕坑。而疲勞斷口的表面，如果是新鮮斷口常常較光滑，有光澤。應力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可
8、以是沿晶斷裂。如果是穿晶斷裂，其斷口是解理或準解理的，其裂紋有似人字形或羽毛狀的標記。二、斷口形貌特征枯枝狀泥狀花狀奧氏體不銹鋼應力腐蝕斷口1Cr18Ni9Ti鋼應力腐蝕的解理斷口(SEM)a)解理斷口b)扇形狀或羽毛狀的痕跡能力知識點3應力腐蝕抗力指標及測試方法現(xiàn)在對應力腐蝕的研究，都是采用預制裂紋的試樣。將這種試樣放在一定介質(zhì)中，在恒定載荷下，測定由于裂紋擴展引起的應力強度因子K隨
