應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)

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(shí)腐蝕速度很小，而受到一定的拉伸應(yīng)力(可遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度)下，經(jīng)過一段時(shí)間后，即使是延展性很好的金屬也會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆性斷裂。材料或構(gòu)件的應(yīng)力腐蝕評(píng)價(jià)方法根據(jù)加載方式的不同可分為恒變形試驗(yàn)、恒載荷試驗(yàn)、慢應(yīng)變速率試驗(yàn)和斷裂力學(xué)法。

恒變形法是使試樣發(fā)生一定的變形，對(duì)它在試驗(yàn)環(huán)境中的SCC敏感性進(jìn)行評(píng)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(diǎn)是簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、試樣緊湊，適合于在有限空間的容器內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的成批試驗(yàn)。

利用砝碼、力矩、彈簧等給試樣加上一定的載荷而達(dá)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?？刹捎弥苯永旒虞d，也可對(duì)彎曲試樣加載實(shí)現(xiàn)恒載荷的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。直接拉伸加載最簡(jiǎn)單的方法是把試樣的一端固定，在另一端直接懸掛砝碼。對(duì)于大截面的高強(qiáng)度金屬材料，可以采用杠桿系統(tǒng)加載。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)用的較多的是小截面試樣。與大截面試樣相比，對(duì)引發(fā)SCC具有更大的敏感性、可以更快地獲得試驗(yàn)結(jié)果、試驗(yàn)操作比較方便的優(yōu)點(diǎn)。彎曲試樣加載又可分為三點(diǎn)加載、四點(diǎn)彎曲加載和懸臂梁加載三種。

慢應(yīng)變速率試驗(yàn)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(yàn)機(jī)中, 以恒定不變的相當(dāng)緩慢的應(yīng)變速度通過試驗(yàn)機(jī)十字頭位移而把載荷施加到試件, 以強(qiáng)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(yàn)處于環(huán)境室中, 可在慢拉伸過程中同時(shí)研究其它因素如溫度、 電極電位和溶液 p H值等對(duì)應(yīng)力腐蝕過程的影響。該試驗(yàn)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(píng)定特定材料—介質(zhì)體系對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性。

斷裂力學(xué)試驗(yàn)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(jī)械方法加工一個(gè)切口，然后用疲勞載荷在切口根部產(chǎn)生裂紋，也可用機(jī)械突入法等方法產(chǎn)生裂紋。然后對(duì)試樣加一定載荷并置入環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn)。

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

3.5%NaCl溶液間浸試驗(yàn)主要用于試驗(yàn)鋁合金和鐵基合金SCC敏感性，是一種加速試驗(yàn)方法。可用于選材、質(zhì)量控制檢驗(yàn)和發(fā)展新合金等。沸騰氯化鎂溶液試驗(yàn)是一種檢測(cè)不銹鋼及有關(guān)合金的SCC敏感性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。連多硫酸溶液試驗(yàn)用于測(cè)定不銹鋼或其他有關(guān)材料(Ni-Cr-Fe)在連多硫酸溶液中對(duì)延晶SCC的相對(duì)敏感性。熱鹽環(huán)境試驗(yàn)是一種檢測(cè)鈦合金氫脆和SCC敏感性的試驗(yàn)方法。熱鹽試驗(yàn)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(xué)性能和預(yù)計(jì)的使用條件來確定暴露溫度和應(yīng)力水平，而暴露時(shí)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(píng)定Cu-Zn合金對(duì)SCC敏感性的一種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溶液。

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