應(yīng)力腐蝕開裂是指由于殘余應(yīng)力或外加應(yīng)力引起的金屬的腐蝕和應(yīng)變共同作用導(dǎo)致開裂的過程。
盡管近年來聚合物和復(fù)合材料的就用越來越多，但金屬仍然是重要的結(jié)構(gòu)材料，這主要?dú)w因于它們的強(qiáng)度、剛度、韌性和耐高溫。
不幸的是，金屬會(huì)受到腐蝕的侵害（貴金屬除外，如黃金和鉑金，它們在常規(guī)條件下使用是相當(dāng)罕見的）。腐蝕可以有多種形式，這里要談的是腐蝕和機(jī)械應(yīng)力相互作用的開裂形式。這種類型的失效被稱為應(yīng)力腐蝕開裂，通?？s寫為SCC。SCC可能在多種機(jī)制下發(fā)生，如果開裂是氫脆導(dǎo)致的，這個(gè)詞可以用來代替SCC。
然而，這種區(qū)別是相當(dāng)武斷的，我們常常不確定SCC的機(jī)制，實(shí)際上許多氫導(dǎo)致的失效也通常會(huì)歸因于SCC。同樣，其他特定的應(yīng)力腐蝕開裂過程已經(jīng)獲得了自己的名字；“季裂”是指黃銅在含有氨的環(huán)境開裂；“堿脆”是指鋼在強(qiáng)堿中開裂等。
季裂最早發(fā)現(xiàn)是黃銅彈殼的一種應(yīng)力腐蝕開裂失效形式，這一現(xiàn)象來自在印度的英國軍隊(duì)。在雨季里，軍事活動(dòng)會(huì)暫時(shí)性減少，彈藥被存放在馬廄里，直到干燥的天氣再取回。后來發(fā)現(xiàn)許多黃銅彈殼不明原因地發(fā)生了破裂。直到1921年，Moor,Beckinsale和Mallinson等人對這種現(xiàn)象進(jìn)行了解釋：黃銅彈殼開裂的原因是馬尿中的氨與冷拔金屬彈殼中的殘余應(yīng)力相結(jié)合，共同導(dǎo)致了黃銅彈殼的應(yīng)力腐蝕開裂。
SCC是一種陰險(xiǎn)的腐蝕形式，它會(huì)產(chǎn)生顯著的機(jī)械強(qiáng)度損失，但金屬損失很小。損壞不明顯以至于偶然檢查很難發(fā)現(xiàn)，應(yīng)力腐蝕裂紋可以觸發(fā)機(jī)械快速斷裂甚至組件和結(jié)構(gòu)的災(zāi)難性失效。一些重大的災(zāi)害是應(yīng)力腐蝕開裂造成的，包括高壓氣體輸送管道破裂、鍋爐爆炸以及電站和煉油廠的破壞事故。
幸運(yùn)的是，SCC的發(fā)生取決于三個(gè)條件必須同時(shí)達(dá)成：
a)敏感材料。蒼蠅不叮無縫的雞蛋，要生發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，首先得是敏感性的材料。材料具有敏感性給我們的提示是，在一些可能發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的工況環(huán)境，選材要慎重。如304等奧氏體不銹鋼在含有氯的環(huán)境服役，應(yīng)力腐蝕開裂是尤其應(yīng)該注意的問題。奧氏體不銹鋼是面心立方金屬，面心立方金屬尤其容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，這是晶體結(jié)構(gòu)決定的。
b)容易引起應(yīng)力腐蝕開裂的環(huán)境。即使材料敏感，沒有導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的介質(zhì)也是不會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的，它好比硬幣的AB面。環(huán)境介質(zhì)也是應(yīng)力腐蝕開裂的重要條件。
c)足夠的拉應(yīng)力。通常認(rèn)為靜態(tài)拉應(yīng)力是導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的充分必要條件。有人會(huì)問，那要是交變載荷呢？小編認(rèn)為可能要?dú)w于腐蝕疲勞了。為什么說發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂需要足夠的靜態(tài)拉應(yīng)力呢？因?yàn)樗枰獫M足一個(gè)腐蝕狀態(tài)下的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子。
應(yīng)力腐蝕開裂在通常結(jié)構(gòu)材料中是比較罕見的，但在海洋、電廠、化工和石油鉆采等領(lǐng)域是非常常見的破壞形式，并且這種失效可能造成的代價(jià)是十分巨大的。
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