什么是應(yīng)力腐蝕???

應(yīng)力腐蝕，也稱為應(yīng)力腐蝕開裂（Stress Corrosion Cracking，SSC）一般是指受到拉伸應(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。

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哎呦，有沒有發(fā)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕有那么點(diǎn)藝術(shù)創(chuàng)作的味道，所以小編任性地多放了幾張圖?？瓤?，言歸正傳，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）后經(jīng)過一段時(shí)間，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。

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應(yīng)力腐蝕一共有三個(gè)要素：拉伸（或壓縮）應(yīng)力、腐蝕環(huán)境和敏感合金材料，如下圖所示。
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首先，在拉伸（或壓縮）應(yīng)力下才能引起應(yīng)力腐蝕開裂，這種應(yīng)力包括外加載荷和內(nèi)部殘余應(yīng)力等。一般情況下，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的拉應(yīng)力往往都比較小。其次，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕還需要特定的腐蝕介質(zhì)，但對(duì)于某種材料來說，它僅對(duì)某些特殊的介質(zhì)敏感，而非所有的介質(zhì)，下表展示了不同材料對(duì)應(yīng)的敏感介質(zhì)。

表格 各合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕對(duì)應(yīng)的敏感介質(zhì)

再者，一般只有合金才產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，往往純金屬不會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。這是因?yàn)榧兘饘僦谐煞謫我?，難以形成原電池的緣故，后面會(huì)進(jìn)行分析。

3應(yīng)力腐蝕的分類???

按照電化學(xué)的觀點(diǎn)，應(yīng)力腐蝕基本上可以分為兩大類。

第一類是裂紋尖端位于陽極區(qū)，以陽極快速溶解占主導(dǎo)地位，一般被稱為應(yīng)力-陽極開裂，通常也把這類破裂形式叫做應(yīng)力腐蝕破裂。

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第二類是裂紋尖端處于陰極區(qū)，陰極反應(yīng)產(chǎn)生大量的原子氫，這些原子氫涌入金屬內(nèi)部而產(chǎn)生破壞，一般被稱為應(yīng)力-陰極開裂，也就是大家所熟知的環(huán)境氫脆。

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4應(yīng)力腐蝕的機(jī)理

關(guān)于應(yīng)力腐蝕斷裂的機(jī)理有多種理論，他們雖然都能解釋應(yīng)力腐蝕的某些現(xiàn)象，但目前尚無一種理論可以解釋所有的腐蝕斷裂現(xiàn)象。這里我們介紹兩種認(rèn)可度較高的腐蝕機(jī)理。

1.保護(hù)膜破壞機(jī)理

當(dāng)應(yīng)力腐蝕敏感的材料置于腐蝕介質(zhì)中，首先在金屬的表面形成一層保護(hù)膜，它阻止了腐蝕的進(jìn)行，即所謂“鈍化”。

由于拉應(yīng)力和保護(hù)膜增厚帶來的附加應(yīng)力使得局部地區(qū)出現(xiàn)保護(hù)膜破裂，破裂處基體金屬便直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，該處的電極電位比保護(hù)膜部分低而成為了微電池的陽極因而產(chǎn)生陽極溶解。

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溶解到一定程度又形成保護(hù)膜，但在拉應(yīng)力作用下再次被破壞，再次出現(xiàn)陽極溶解，這種保護(hù)膜反復(fù)形成和破裂的過程，會(huì)導(dǎo)致某些局部地區(qū)腐蝕加深，最后形成孔洞，孔洞的存在造成應(yīng)力集中，加速了附近材料的塑性變形和保護(hù)膜破裂，慢慢形成應(yīng)力腐蝕裂紋。

2.吸氫變脆機(jī)理

這種理論認(rèn)為裂紋的形成與發(fā)展主要與裂紋尖端氫被引入晶格有關(guān)。合金在陽極生成高價(jià)氧化物，導(dǎo)致溶液的酸度變大，例如奧氏體不銹鋼，陽極發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：2Cr+3H2O→Cr2O3+6H++6e。

當(dāng)裂紋尖端的電位低于氫的平衡電位時(shí)，氫離子有可能在裂紋尖端處被還原，即編程吸附的氫原子，同時(shí)向金屬內(nèi)部擴(kuò)展。金屬內(nèi)部的過飽和氫必然會(huì)再次逸出，直到建立起平衡壓力。

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而幾乎所有的金屬材料內(nèi)部都包含許多宏觀的和微觀的缺陷，由晶格中逸出的氫原子往往容易聚集在這些地方。隨著氫原子的增加，這些地方的壓力越來越大，當(dāng)氫的壓力加上應(yīng)力的作用超過某一臨界值（一般是接近晶體的彈性強(qiáng)度）時(shí)，材料發(fā)生氫脆。

5飛機(jī)上的應(yīng)力腐蝕危害?

應(yīng)力腐蝕的微觀結(jié)構(gòu)雖然那么美，但它的破壞力可是驚人的。應(yīng)力腐蝕類似于疲勞破壞，往往發(fā)生得不知不覺，已經(jīng)成為危害最大的災(zāi)難性的腐蝕之一，不僅會(huì)造成直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失，而且容易造成重大的飛行事故。在飛機(jī)上，應(yīng)力腐蝕的危害主要集中于飛機(jī)結(jié)構(gòu)零部件和航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件兩大方面。

首先是機(jī)身及蒙皮連接、框架、桁條、壓力隔框、面梁、艙門平衡彈簧等部件。這些部件的共同特點(diǎn)是容易接觸冷凝水，甚至是冷凝水的聚集區(qū)域，同時(shí)長時(shí)間承受拉伸應(yīng)力；這些因素使得這些結(jié)構(gòu)零部件容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。

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例如2002年5月華航空難造成225人死亡，罪魁禍?zhǔn)拙褪秋w機(jī)尾部的裂紋在應(yīng)力腐蝕作用下的快速擴(kuò)展。

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其次是航空發(fā)動(dòng)機(jī)。特別是對(duì)于海上飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，壓氣機(jī)葉片長時(shí)間處于空氣濕度大、溫度高、鹽霧重的環(huán)境里，海洋大氣中的含鹽離子沉積在壓氣機(jī)葉片表面，加上氯離子本身具有很強(qiáng)的侵蝕性，在汽輪機(jī)葉片高速旋轉(zhuǎn)承受離心力時(shí)，加速了應(yīng)力腐蝕。例如從下面的一系列途中可以看到飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的腐蝕情況。

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6應(yīng)力腐蝕的防護(hù)??

應(yīng)力腐蝕中，自裂紋的形成之始，我們就要關(guān)注部件的損傷容限（即剩余強(qiáng)度）。一般而言，應(yīng)力腐蝕與疲勞破壞是交互作用的，隨著飛機(jī)使用年限的增長，往往危害會(huì)越來越大。由于應(yīng)力腐蝕涉及到環(huán)境、應(yīng)力和材料三個(gè)方面，因此往往從這三方面入手，采取相應(yīng)的對(duì)策。

1.應(yīng)力方面

改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免或減少局部應(yīng)力集中，同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免縫隙和可能造成腐蝕液殘留的死角，防止有害物質(zhì)（如Cl-，OH-）的濃縮；

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在加工、制造、裝配中應(yīng)盡量避免產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，采用熱處理退火、噴丸處理等方法消除殘余應(yīng)力進(jìn)行規(guī)避。

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2.環(huán)境方面

首先考慮加入緩蝕劑，每種材料-介質(zhì)體系都有某些能抑制或減緩應(yīng)力腐蝕的物質(zhì)，它們能夠改變電位、促進(jìn)成膜、阻止氫的侵入或有害物質(zhì)吸附、影響電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等而起到緩蝕作用，減緩或防止應(yīng)力腐蝕。

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其次是使用有機(jī)涂層，使得材料表面與環(huán)境隔離，或者使用對(duì)環(huán)境不敏感的金屬作為敏感材料的涂層，減少材料應(yīng)力腐蝕的敏感性。

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由于應(yīng)力腐蝕發(fā)生在敏感的電位區(qū)間，因此可通過控制電位進(jìn)行陰極或陽極保護(hù)，防止應(yīng)力腐蝕。

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3.材料方面

根據(jù)應(yīng)力腐蝕介質(zhì)和材料的組合，考慮腐蝕介質(zhì)的特征、濃度、腐蝕機(jī)理、溫度和壓力來選材。同一強(qiáng)度級(jí)別不同合金系列的鋼材，抗應(yīng)力腐蝕開裂的傾向也可能相差很大，在選材時(shí)對(duì)此也應(yīng)充分注意，要對(duì)具體情況分析后確定選材。