應(yīng)力腐蝕試驗

應(yīng)力腐蝕開裂是指受拉伸應(yīng)力作用的金屬材料在某些特定的介質(zhì)中，由于腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力的協(xié)同作用而產(chǎn)生滯后開裂，或滯后斷裂的現(xiàn)象。通常，在某種特定的腐蝕介質(zhì)中，材料在不受應(yīng)力時腐蝕速度很小，而受到一定的拉伸應(yīng)力(可遠低于材料的屈服強度)下，經(jīng)過一段時間后，即使是延展性很好的金屬也會發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂。材料或構(gòu)件的應(yīng)力腐蝕評價方法根據(jù)加載方式的不同可分為恒變形試驗、恒載荷試驗、慢應(yīng)變速率試驗和斷裂力學法。

恒變形法是使試樣發(fā)生一定的變形，對它在試驗環(huán)境中的SCC敏感性進行評定的方法。這種方法所使用的試樣形狀和手段很多，常用的有U形、C形環(huán)、彎梁試樣等，一般利用卡具或螺栓固定試樣的變形以加載應(yīng)力。這種方法的優(yōu)點是簡便、經(jīng)濟、試樣緊湊，適合于在有限空間的容器內(nèi)進行長時間的成批試驗。

利用砝碼、力矩、彈簧等給試樣加上一定的載荷而達到加載的目的，這種加載方法稱為恒載荷法。這種加載應(yīng)力的方式往往被用來模擬工程構(gòu)件可能受到的工作應(yīng)力或外加應(yīng)力。可采用直接拉伸加載，也可對彎曲試樣加載實現(xiàn)恒載荷的應(yīng)力腐蝕試驗。直接拉伸加載最簡單的方法是把試樣的一端固定，在另一端直接懸掛砝碼。對于大截面的高強度金屬材料，可以采用杠桿系統(tǒng)加載。實驗室試驗用的較多的是小截面試樣。與大截面試樣相比，對引發(fā)SCC具有更大的敏感性、可以更快地獲得試驗結(jié)果、試驗操作比較方便的優(yōu)點。彎曲試樣加載又可分為三點加載、四點彎曲加載和懸臂梁加載三種。

慢應(yīng)變速率試驗是在一定環(huán)境中將拉伸試件放入特制的慢應(yīng)變速率試驗機中, 以恒定不變的相當緩慢的應(yīng)變速度通過試驗機十字頭位移而把載荷施加到試件, 以強化應(yīng)變狀態(tài)來加速 SCC過程的發(fā)生和發(fā)展。由于試驗處于環(huán)境室中, 可在慢拉伸過程中同時研究其它因素如溫度、 電極電位和溶液 p H值等對應(yīng)力腐蝕過程的影響。該試驗可采用無裂紋試樣或缺口試樣, 將試樣在特定的腐蝕介質(zhì)和惰性介質(zhì)中緩慢拉斷后,就可以根據(jù)延伸率等參數(shù)的不同和斷口形貌及二次裂紋的特征來評定特定材料—介質(zhì)體系對應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性。

斷裂力學試驗方法采用帶有預(yù)制裂紋的試樣，通常是在光滑試樣上用機械方法加工一個切口，然后用疲勞載荷在切口根部產(chǎn)生裂紋，也可用機械突入法等方法產(chǎn)生裂紋。然后對試樣加一定載荷并置入環(huán)境中進行試驗。

同時，根據(jù)環(huán)境介質(zhì)的不同又可分為3.5%NaCl溶液試驗、沸騰MgCl3溶液試驗、連多硫酸溶液試驗、熱鹽法、Mattsson溶液試驗等。

3.5%NaCl溶液間浸試驗主要用于試驗鋁合金和鐵基合金SCC敏感性，是一種加速試驗方法。可用于選材、質(zhì)量控制檢驗和發(fā)展新合金等。沸騰氯化鎂溶液試驗是一種檢測不銹鋼及有關(guān)合金的SCC敏感性的標準試驗。連多硫酸溶液試驗用于測定不銹鋼或其他有關(guān)材料(Ni-Cr-Fe)在連多硫酸溶液中對延晶SCC的相對敏感性。熱鹽環(huán)境試驗是一種檢測鈦合金氫脆和SCC敏感性的試驗方法。熱鹽試驗首先用噴涂的方法在加載應(yīng)力的試樣表面覆蓋一層NaCl鹽膜，然后將涂鹽試樣暴露于高溫下。通常是根據(jù)合金的力學性能和預(yù)計的使用條件來確定暴露溫度和應(yīng)力水平，而暴露時間隨合金、應(yīng)力、溫度和選擇的破壞判據(jù)而定。pH=7.2的Mattson溶液是評定Cu-Zn合金對SCC敏感性的一種標準試驗溶液。

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