簡(jiǎn)介:
由拉伸應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)協(xié)同作用導(dǎo)致材料或構(gòu)件過早開裂的現(xiàn)象。
擴(kuò)展速率:
一般為10-9~10-6m·s-1,比一般均勻腐蝕的速率要快106倍。
特點(diǎn):
引發(fā)構(gòu)件失效的主要原因之一,且無明顯征兆,往往給工程帶來災(zāi)難性損失。
現(xiàn)有應(yīng)力腐蝕評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn):
國際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)是BS EN ISO 7539 Corrosion of Metals and Alloys-Stress Corrosion Testing合訂本,我國GB/T 15970《金屬和合金的腐蝕-應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)》等同采用ISO標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)準(zhǔn)中給出了多種應(yīng)力腐蝕評(píng)價(jià)方法,歸納起來:有3種試樣類型,即光滑試樣、帶缺口試樣和預(yù)制裂紋試樣;加載形式也有3種,即恒位移、恒載荷和慢應(yīng)變速率。
恒位移法
簡(jiǎn)介:
恒位移法又稱恒總應(yīng)變法,首先通過拉伸或彎曲使試樣產(chǎn)生變形,然后借助具有足夠剛性的框架或螺栓以維持這種變形,即在整個(gè)試驗(yàn)過程中試樣變形的總位移量是恒定的。其中,試樣的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。
應(yīng)用領(lǐng)域:
這種加載方式往往用于模擬工程構(gòu)件中的加工制造應(yīng)力狀態(tài),屬于應(yīng)力腐蝕最常用的一種評(píng)價(jià)手段。
恒載荷法
簡(jiǎn)介:
恒載荷法是試驗(yàn)過程中試樣加載載荷保持不變的一種評(píng)價(jià)方法與光滑試樣相同,亦屬于通過/失敗類評(píng)價(jià)方法,可用于材料的合格性驗(yàn)收。將試樣的一端固定,另一端加上恒定的拉伸靜載荷,然后將試樣浸泡在腐蝕介質(zhì)中,記錄SCC發(fā)生的時(shí)間。
應(yīng)用領(lǐng)域:
由于其初始應(yīng)力明確,試驗(yàn)結(jié)果可定量描述材料應(yīng)力腐蝕敏感性。與恒位移法相比,恒載荷法特別適用于初始應(yīng)力明確,試驗(yàn)過程中應(yīng)力保持恒定的情況。
例如,在實(shí)際工程中,大型構(gòu)件在加工、制造或隨后的使用過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生各種缺陷,即所謂的“帶缺陷服役”。在這種情況下,構(gòu)件承受的外部載荷不會(huì)隨各種缺陷程度的加深而改變。
另外,依據(jù)斷裂力學(xué)理論,構(gòu)件發(fā)生斷裂失效是由裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展、裂紋失穩(wěn)撕裂幾個(gè)過程組成。其中,裂紋萌生過程用時(shí)最長(zhǎng),約占全過程的90%左右。從這點(diǎn)上講,恒載荷試驗(yàn)所得結(jié)果比恒位移試驗(yàn)所得結(jié)果更能代表裂紋萌生時(shí)間。因此,恒載荷試驗(yàn)有很強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。
優(yōu)點(diǎn):
應(yīng)力狀態(tài)明確、試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、試驗(yàn)周期相對(duì)較短,試驗(yàn)沒有試樣類型和尺寸限制
慢應(yīng)變速率法
簡(jiǎn)介:
慢應(yīng)變速率(SSRT)法是以相當(dāng)緩慢的應(yīng)變速率給處于腐蝕介質(zhì)中的試樣施加載荷,以考察材料應(yīng)力腐蝕敏感性大小。緩慢加載的目的是讓腐蝕介質(zhì)與金屬表面有充分的反應(yīng)時(shí)間。因此,應(yīng)變速率是試驗(yàn)過程中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),太快或太慢均不合適。對(duì)于大多數(shù)材料-環(huán)境體系,最為敏感的應(yīng)變速率為10-6~10-7s-1。
試驗(yàn)注意點(diǎn):
需要注意的是,如果一次試驗(yàn)沒有應(yīng)力腐蝕敏感性,并不能說明該材料沒有應(yīng)力腐蝕敏感性,試驗(yàn)還應(yīng)該在更寬泛的應(yīng)變速率下進(jìn)行試驗(yàn),包括更低的應(yīng)變速率,如10-8s-1。
評(píng)價(jià)指標(biāo):
試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)是與在惰性環(huán)境中所得數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,評(píng)價(jià)指標(biāo)包含:塑性損傷、斷裂強(qiáng)度、吸收能量、斷裂時(shí)間等,并結(jié)合斷口形貌和二次裂紋等信息綜合評(píng)估材料應(yīng)力腐蝕敏感性大小。
優(yōu)點(diǎn):
試驗(yàn)周期短,效率高;評(píng)價(jià)結(jié)果具有多維度、多指標(biāo)性,不局限于斷裂時(shí)間一種。
缺點(diǎn):
設(shè)備相對(duì)復(fù)雜,不便于進(jìn)行高溫高壓環(huán)境試驗(yàn),且費(fèi)用較高;不能從試驗(yàn)曲線中區(qū)分裂紋萌生期和擴(kuò)展期相關(guān)信息。
應(yīng)用領(lǐng)域:
如果僅用于材料篩選的目的,慢應(yīng)變速率試驗(yàn)無疑是第一選擇。然而,由于沒有可接受的驗(yàn)收準(zhǔn)則,慢應(yīng)變速率試驗(yàn)并不能用于材料驗(yàn)收評(píng)價(jià),即僅用做選材,這與前兩種評(píng)價(jià)方法有本質(zhì)區(qū)別。
涉及測(cè)試:金屬應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)