災難性的應力腐蝕
上海安格利斯材料科技有限公司
應力在我們生活工作中是非常常見的，相信每一位都不陌生，腐蝕更是隨處可見，但是當這兩者疊加到一起時，帶來的事故都是破壞性的，不可修復的。如果是在模具上，常常會引起模具開裂報廢，如果是在橋梁、飛機、容器管道則會導致橋梁坍塌，飛機失事，容器管道泄漏等巨大的財產和生命的損失。應力腐蝕導致失效之所以不起眼，是因為在失效時，應力（一般是靜應力、拉應力）也是非常低的，腐蝕也是極輕微的，兩者在特定的條件下就導致裂紋很快產生并擴展，所以往往導致意外發(fā)生。每種不同的材質其特定的應力腐蝕介質是不一樣的。碳鋼和低合金的特定介質有NaOH溶液，含有硝酸根，硫化氫水溶液，海水，海洋大氣和工業(yè)大氣，硫酸—硝酸混合液，三氯化鐵溶液，濕的CO—CO2，空氣；高強度鋼的特定的介質有蒸餾水，濕大氣，氯化物溶液，硫化氫，從這個特定介質可以看出來，氯化物正是高強度鋼的特定的腐蝕介質，濕大氣也比較常見，這個特定介質我們的模具在使用的過程中很容易就滿足了。
應力腐蝕是危害最大的腐蝕，經統(tǒng)計，各種腐蝕所占的比例如下，可見應力腐蝕的比例是非常大的
靜態(tài)的拉應力則主要來自于以下幾個方面：
1. 工作狀態(tài)下構件所承受的外加載荷形成的抗力；
2. 加工，制造，熱處理引起的內應力；
3. 裝配，安裝形成的內應力；
4. 溫差引起的熱應力；
5. 裂紋內因腐蝕產物的體積效應造成楔入作用也能產生裂紋擴展所需要的應力
整個應力腐蝕裂紋的過程如下，特點如下：
a. 裂紋的形成時間約占整個時間的90%
b. 裂紋達到臨界尺寸后，由純力學作用裂紋失穩(wěn)瞬間斷裂，整個過程時間與材質、應力大小、腐蝕速率有關
c. 裂紋起源于表面腐蝕處，裂紋擴展方向垂直于拉應力方向，裂紋一般呈樹枝狀（見d項所示圖）
d. 裂紋的途徑一般有沿晶型、穿晶型和混合型（見下圖所示）
e. 裂紋擴展速度快，裂紋尖端的腐蝕會加快裂紋的擴展
f. 應力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產物
g. 一般是脆性斷裂，不會有明顯的塑性變形
h. 純金屬一般不發(fā)生應力腐蝕，含雜質或者合金的才會發(fā)生
總結：
1. 綜合應力及腐蝕的機理，產生應力腐蝕主要有4個方面的因素：環(huán)境、電化學、力學、冶金，各因素影響的關系大致見下圖
2. 預防措施
a)選材：選用雜質少，材質均勻，且根據(jù)所使用的環(huán)境和腐蝕介質對材質做適當?shù)恼{整
b)消除應力：改進結構設計，減小應力集中和避免腐蝕介質的積存，通過熱處理、表面噴丸等方法消除殘余應力，加工、制造和裝配過程中盡量避免產生較大的殘余應力，例如冷卻水路的堵塞處的應力腐蝕開裂是模具使用中最為常見的
c)改善介質環(huán)境：控制或降低有害的成分；在腐蝕介質中加入緩蝕劑；或者通過改變電位、促進成膜、阻止氫或有害物質的吸附等，影響電化學反應動力學而起到緩蝕作用；改變環(huán)境的敏感
