灾难性的应力腐蚀
2018-08-01 11:39:32
作者：本网整理 来源：第一压铸
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应力在我们生活工作中是非常常见的，相信每一位都不陌生，腐蚀更是随处可见，但是当这两者叠加到一起时，带来的事故都是破坏性的，不可修复的。如果是在模具上，常常会引起模具开裂报废，如果是在桥梁、飞机、容器管道则会导致桥梁坍塌，飞机失事，容器管道泄漏等巨大的财产和生命的损失。应力腐蚀导致失效之所以不起眼，是因为在失效时，应力（一般是静应力、拉应力）也是非常低的，腐蚀也是极轻微的，两者在特定的条件下就导致裂纹很快产生并扩展，所以往往导致意外发生。
每种不同的材质其特定的应力腐蚀介质是不一样的。碳钢和低合金的特定介质有NaOH溶液，含有硝酸根，硫化氢水溶液，海水，海洋大气和工业大气，硫酸—硝酸混合液，三氯化铁溶液，湿的CO—CO2，空气；高强度钢的特定的介质有蒸馏水，湿大气，氯化物溶液，硫化氢，从这个特定介质可以看出来，氯化物正是高强度钢的特定的腐蚀介质，湿大气也比较常见，这个特定介质我们的模具在使用的过程中很容易就满足了。
应力腐蚀是危害最大的腐蚀，经统计，各种腐蚀所占的比例如下，可见应力腐蚀的比例是非常大的。
静态的拉应力则主要来自于以下几个方面：
1. 工作状态下构件所承受的外加载荷形成的抗力；
2. 加工，制造，热处理引起的内应力；
3. 装配，安装形成的内应力；
4. 温差引起的热应力；
5. 裂纹内因腐蚀产物的体积效应造成楔入作用也能产生裂纹扩展所需要的应力整个应力。
腐蚀裂纹的过程如下，特点如下：
a. 裂纹的形成时间约占整个时间的90%
b. 裂纹达到临界尺寸后，由纯力学作用裂纹失稳瞬间断裂，整个过程时间与材质、应力大小、腐蚀速率有关
c. 裂纹起源于表面腐蚀处，裂纹扩展方向垂直于拉应力方向，裂纹一般呈树枝状（见d项所示图）
d. 裂纹的途径一般有沿晶型、穿晶型和混合型（见下图所示）
e. 裂纹扩展速度快，裂纹尖端的腐蚀会加快裂纹的扩展
f. 应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物
g. 一般是脆性断裂，不会有明显的塑性变形h. 纯金属一般不发生应力腐蚀，含杂质或者合金的才会发生。
总结：
1.综合应力及腐蚀的机理，产生应力腐蚀主要有4个方面的因素：环境、电化学、力学、冶金，各因素影响的关系大致见下图
2.预防措施
a）选材：选用杂质少，材质均匀，且根据所使用的环境和腐蚀介质对材质做适当的调整
b）消除应力：改进结构设计，减小应力集中和避免腐蚀介质的积存，通过热处理、表面喷丸等方法消除残余应力，加工、制造和装配过程中尽量避免产生较大的残余应力，例如冷却水路的堵塞处的应力腐蚀开裂是模具使用中最为常见的
c）改善介质环境：控制或降低有害的成分；在腐蚀介质中加入缓蚀剂；或者通过改变电位、促进成膜、阻止氢或有害物质的吸附等，影响电化学反应动力学而起到缓蚀作用；改变环境的敏感 。
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