应力腐蚀原理是什么?
材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性开裂现象称为应力腐蚀开裂,简称应力腐蚀,英文缩写SCC。
结构和零件的受力状态是多种多样的,如拉伸应力、交变应力、冲击力、振动力等。不同应力状态与介质协同作用所造成的环境敏感断裂形式各不相同。 应力腐蚀应是电化学腐蚀和应力机械破坏相互促进裂纹的生成和扩展的过程。敏感的合金、特定介质和一定的静应力是发生应力腐蚀的三个必要条件。对于一定的材料,其应力腐蚀只发生在特定的介质中。这种材料与敏感介质的组合关系,称为应力腐蚀体系。
控制方法:
正确选材: 避免构成应力腐蚀体系,减轻应力腐蚀的敏感性。
合理设计、改进制造工艺 :尽量减小应力集中效应。
改善环境介质:消除或减少介质中促进应力腐蚀的有害物质,加入适当的缓蚀剂。
电化学保护:外加电流极化,使金属的电位远离应力腐蚀敏感区
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什么是应力腐蚀?
应力腐蚀如其本身定义,应力+腐蚀.即,如LS所说,在残余应力或者受力构件的局部(一般承受拉应力),在特定组合的腐蚀环境下(如氯离子环境),构件就容易在承受最大拉应力处发生裂纹萌生,直至穿透.所以应力腐蚀也叫做应力腐蚀开裂,简称SCC.
特别的是,SCC的发生仅仅局限于材料和应力的特定组合.如奥氏体不锈钢在含氯离子的环境下,极易发生SCC,是工程设计中的大忌.
工程设计中,要根据环境条件,合理选材,以及减小局部的应力集中效应.
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应力腐蚀损伤包括应力腐蚀开裂吗
当然包括。应力腐蚀是指在拉应力作用下,金属在腐蚀介质中引起的破坏。这种腐蚀一般均穿过晶粒,即所谓穿晶腐蚀。应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。应力腐蚀一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。常见应力腐蚀的机理是:零件或构件在应力和腐蚀介质作用下,表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解,产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多,阳极的电流密度很大,进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用,破坏处逐渐形成裂纹,裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展,而且还能穿过晶粒发展。
什么是应力腐蚀开裂,其特点是什么
应力腐蚀开裂含义
材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的开裂称为应力腐蚀开裂,这是应力与腐蚀联合作用的结果。如果只有一个方面,应力或者介质的作用,破坏不会发生,但当二者联合作用时,却能很快发生开裂。因此,发生应力腐蚀时,应力是很低的,介质的腐蚀性也是很弱的,也正由于此,应力腐蚀经常受到忽视,导致“意外”事故不断发生。
特点
1、造成应力腐蚀破坏的是静应力,远低于材料的屈服强度,而且一般是拉伸应力。
2、应力腐蚀造成的破坏,是脆性断裂,没有明显的塑性变形。
3、只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。
4、应力腐蚀的裂纹扩展速率—般在10-9~10-6m/s,有点象疲劳,是渐进缓慢的,这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸,使剩余下的断面不能承受外载时,就突然发生断裂。
5、应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处,而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。
6、应力腐蚀破坏的断口,其颜色灰暗,表面常有腐蚀产物。
7、应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。
8、应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂,也可以是晶间断裂。
分类
1、点腐蚀
是一种导致腐蚀的局部腐蚀形式。
2、晶间腐蚀
晶粒间界是结晶学取向不同的晶粒间紊乱错合的界城,因而,它们是钢中各种溶质元素偏析或金属化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利区城。因此,在某些腐蚀介质中,晶粒间界可能先行被腐蚀乃是不足为奇的。这种类型的腐蚀被称为晶间腐蚀,大多数的金属和合金在特定的腐蚀介质中都可能呈现晶间腐蚀。
3、缝隙腐蚀
是局部腐蚀的一种形式,它可能发全于溶液停滞的缝隙之中或屏蔽的表面内。这样的缝隙可以在金属与金属或金属与非金属的接合处形成,例如,在与铆钉、螺栓、垫片、阀座、松动的表面沉积物以及海生物相接烛之处形成。
4、全面腐蚀
是用来描述在整个合金表面上以比较均勺的方式所发生的腐蚀现象的术语。当发生全面腐蚀时,材料由于腐蚀而逐渐变薄,甚至材料腐蚀失效。不锈钢在强酸和强碱中可能呈现全面腐蚀。全面腐蚀所引起的失效问题并不怎么令人担心,因为,这种腐蚀通常可以通过简单的浸泡试验或查阅腐蚀方面的文献资料而预测它。
防止应力腐蚀开裂的措施
1、合理选择材料
针对零件所受的应力和使用条件选用耐应力腐蚀的材料,这是一个基本原则。如铜对氨的应力腐蚀敏感性很高,因此,接触氨的零件应避免使用铜合金;又如在高浓度氯化物介质中,一般可选用不含镍、铜或仅含微量镍、铜的低碳高铬铁素体不锈钢,或含硅较高的铬镍不锈钢,也可选用镍基和铁一镍基耐蚀合金。
2、减少或消除零件中的残余拉应力
残余拉应力是产生应力腐蚀的重要条件。为此,设计上应尽量减小零件上的应力集中。从工艺上说,加热和冷却要均匀,必要时采用退火工艺以消除内应力。或者采用喷丸或表面热处理,使零件表层产生一定的残余压应力对防止应力腐蚀也是有效的。
3、改善介质条件
这可从两个方面考虑:一方面设法减少或消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子,如通过水净化处理,降低冷却水与蒸汽中的氯离子含量对预防奥氏体不锈钢的氯脆十分有效;另一方面,也可以在腐蚀介质中添加缓蚀剂,如在高温水中加入300×10-6mol/L的磷酸盐,可使铬镍奥氏体不锈钢抗应力腐蚀性能大大提高。
4、采用电化学保护
由于金属在介质中只有在一定的电极电位范围内才会产生应力腐蚀,因此采用外加电位的方法,使金属在介质中的电位远离应力腐蚀敏感电位区域,这也是防止应力腐蚀的一种措施,一般采用阴极保护法。不过,对高强度钢和其他氢脆敏感的材料,不能采用这种保护方法。有时采用牺牲阳极法进行电化学保护也是很有效的。
什么是应力腐蚀
应力腐蚀断裂是应力和腐蚀介质共同作用的结果,腐蚀介质常常是不可选择的,对应力腐蚀起主导调控作用的就是应力。总的来说,引起应力腐蚀裂纹的三个条件是:一是金属材料在该环境中具有应力腐蚀开裂的倾向;二是用这种材质组成的结构接触或处于选择性的腐蚀介质中;三是要有高于一定水平的拉应力。缺少其中的任意一是不可能发生应力腐蚀开裂的个条件。应力腐蚀断裂部位通常不存在均匀腐蚀,断裂往往以点蚀、缝隙腐蚀为起点,从接触介质的金属表面发生,往深处发展。裂纹的形态,从外观宏观观察,裂纹较平直,常常有分枝、花纹或龟裂;从显微镜观察裂纹横切面可发现,裂纹一般有分枝特征,裂纹尖端较锐利,根部稍宽。从断口形貌上分析,一般无明显的塑性变形迹象属于完全脆性断裂。从宏观断口看,断口粗糙,断裂总是从与介质接触的表面开始,所以起裂处表面附近的断口颜色总是**深。断口显多层结晶状、层片状、放射线状、山形形状。从微观上分析,奥氏体不锈钢多为穿晶性断裂,为穿晶型准解理断裂,显河流花样、扇形花样和羽毛状花样。铬不锈钢多系沿晶断裂,显冰糖花样。解决应力腐蚀断裂的一种途径是从材料入手。各国冶金工作者为解决奥氏体型不锈钢抗应力腐蚀性的问题进行了大量科研工作,在不锈钢系列中开发了新钢种,如奥氏体-铁素体型不锈钢,即双相不锈钢。这类钢综合了奥氏体和铁素体型不锈钢两者的优点,具有良好的韧性、强度、焊接性,其中屈服强度可达普通不锈钢的两倍;其优良的耐中性氯化物应力腐蚀性能远远超过18-8型不锈钢,并具有良好的抗空蚀和缝隙腐蚀能力。 与此同时要采取控制工作应力,降低或消除各种残余应力,如焊接残余应力、装配残余应力、其它加工残余应力等,以及服役热应力、服役工作应力等,隔离腐蚀介质或加缓蚀剂等各种手段来防止应力腐蚀的产生,从而避免应力腐蚀断裂的发生。
引起应力腐蚀开裂须具备三个条件
引起应力腐蚀开裂须具备三个条件为
1、敏感的金属材料;
2、足够大的拉伸应力;
3、特定的腐蚀介质。
应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌,但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力(不论是残余应力还是外加应力,或者两者兼而有之)和特定的腐蚀介质存在。裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值,要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。
金属材料腐蚀的形式有哪些
金属材料的腐蚀按不同的条件有不同的分类方法,
1、按着腐蚀机理分
腐蚀可分为两大类,一种是化学腐蚀,通常称其为氧化,它是金属表面在完全没有电解液情况下的腐蚀,另外一种是电化学腐蚀,它是在有电解液情况下的腐蚀,通常电化学腐蚀更普遍。
2、按破坏的形式分类
①全面腐蚀:在整个金属表面上发生的腐蚀叫全面腐蚀。它可以是均匀的或者是非均匀的腐蚀。
②局部腐蚀:在金属的某个部位或其中的某个组成上发生的腐蚀作用叫局部腐蚀。这类腐蚀作用表现在金属表面上出现斑点腐蚀、溃疡腐蚀、剥离腐蚀、晶间腐蚀、组织选择性腐蚀等,它对金属结构,设备和仪器等破坏较大。
③应力腐蚀:在应力作用下发生的腐蚀叫应力腐蚀。严重时使金属断裂,断裂可以是沿晶断裂,也可能是穿晶断裂,这类腐蚀又可分为静载下的腐蚀断裂和动载下的腐蚀疲劳。
3、按环境条件分:
①大气腐蚀:金属材料在潮湿的空气中发生的腐蚀叫大气腐蚀。
②土壤腐蚀:各种埋在地下的水、石油、煤气、电缆等输送管道及地下建筑物所发生的腐蚀。
③电解液腐蚀:金属在一切导电介质中发生的腐蚀叫电解液腐蚀,如海洋中的各种船舶、潜水艇与海水接触的外壳的腐蚀;海上石油钻井平台的腐蚀;化工设备及管道的腐蚀等等都属这类腐蚀。
④接触腐蚀:两种或两种以上电极电位不同的金属互相接触时产生的腐蚀称接触腐蚀。
⑤应力腐蚀:在具有内应力或外加负荷等有应力存在条件下的腐蚀。
⑥其它条件下的腐蚀:如生物腐蚀、杂散电流腐蚀、磨擦腐蚀、熔融介质腐蚀、液态金属中的腐蚀以及核辐射、放射线条件下的腐蚀等等。
求助,怎么通过断口分析判定应力腐蚀敏感性
还需要问什么
应力腐蚀是指指材料在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。
1)应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。
2)应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。
3)应力腐蚀发生一般有以下四个特征:
一、一般存在拉应力,但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。
二、对于裂纹扩展速率,应力腐蚀存在临界KISCC,即临界应力强度因子要大于KISCC,裂纹才会扩展。
三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6~10-3 mm/s,而且存在孕育期,扩展区和瞬段区三部分。
应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂
什么是应力腐蚀?消除应力腐蚀的措施有哪些?
应力腐蚀介绍:
材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中,凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显著。
应力腐蚀的预防:
应力腐蚀的机理仍处于进一步研究中。为防止零件的应力腐蚀,首先应合理选材,避免使用对应力腐蚀敏感的材料,可以采用抗应力腐蚀开裂的不锈钢系列,如高镍奥氏体钢、高纯奥氏体钢、超纯高铬铁素体钢等。
其次应合理设计零件和构件,减少应力集中。改善腐蚀环境,如在腐蚀介质中添加缓蚀剂,也是防止应力腐蚀的措施。采用金属或非金属保护层,可以隔绝腐蚀介质的作用。此外,采用阴极保护法见电化学保护也可减小或停止应力腐蚀。
应力腐蚀开裂的应力腐蚀开裂具有以下特点
(1)造成应力腐蚀破坏的是静应力,远低于材料的屈服强度,而且一般是拉伸应力。(2)应力腐蚀造成的破坏,是脆性断裂,没有明显的塑性变形。(3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。(4)应力腐蚀的裂纹扩展速率—般在10-9~10-6m/s,有点象疲劳,是渐进缓慢的,这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸,使剩余下的断面不能承受外载时,就突然发生断裂。(5)应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处,而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。(6)应力腐蚀破坏的断口,其颜色灰暗,表面常有腐蚀产物。(7)应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。(8)应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂,也可以是晶间断裂。