腐蚀学原理--第七章应力作用下的腐蚀资料课件.ppt

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1、第7章应力作用下的腐蚀金属构件通常在应力(内应力、负荷)与环境介质的联合作用下工作，因而金属材料会遭受严重的破坏。由于受力状态的不同(如拉伸应力、交变应力、振动力及摩擦力等)，与介质作用造成的腐蚀破坏形态是多种多样的。常见的有应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、湍流腐蚀、空泡腐蚀和微振腐蚀。此外，金属由于氢的存在或与氢反应也可引起机械性破坏，破坏形式有脱碳、氢鼓泡、氢腐蚀、氢脆，统称氢损伤。7.1应力腐蚀断裂7.1.1应力腐蚀断裂产生的条件及特征应力腐蚀断裂是指金属结构在拉伸应力和腐蚀环境的共同作用下引起的断裂。两者缺一不可，相互促进，但并不是简单的加合。

2、应力腐蚀断裂是危害最大的腐蚀形态之一。它是一种“灾难性的腐蚀”，例如飞机失事、桥梁断裂、油气管的爆炸等，危害极大。工程上常用的奥氏体不锈钢、铜合金、钛合金及高强度钢和高强度铝合金等，对应力腐蚀都很敏感。这些材料即使在腐蚀性不太严重的环境，如含有少量C1-的水、有机溶液、潮湿大气及蒸馏水中，也会引起强烈的应力腐蚀断裂。近20年来，随着宇航工业、原子能工业、化工和石油工业的飞速发展，应力腐蚀断裂已成为腐蚀研究的主要领域之一。拉伸应力可能来源。(1)合金零件、部件、构件在冷加工、锻造、焊接、热处理、装配过程中产生的残余应力，据报导，由于残余应力造成的腐蚀断裂故

3、障占应力腐蚀断裂总数的40％。(2)工作时产生的外应力和使用中的载荷等。(3)由于腐蚀产物的体积效应(腐蚀产物的体积往往大于其金属的体积)而造成的不均匀应力。环境因素合金环境低碳钢NaOH水溶液，NaOH低合金钢NO3—水溶液，HCN水溶液，H2S水溶液，Na3PO4水溶液，醋酸水溶液，NH4CNS水溶液，氨(水<0.2％)，碳酸盐和重碳酸盐溶液，湿的CO--CO2—空气，海洋大气，工业大气，浓硝酸，硝酸和硫酸混合酸高强度钢蒸馏水，湿大气，H2S，C1—奥氏体不锈钢C1—，海水，二氯乙烷，湿的氯化镁绝缘物，F—，Br—，NaOH—H2S水溶液，NaCl—

4、H2O2水溶液，连多硫酸(H2SnO6，n=2〜5)，高温高压含氧高纯水，H2S，含氯化物的冷凝水气铜合金：Cu—Zn，Cu—Zn—Sn，Cu—Zn—Ni，Cu-SnCu—Sn—PCu-ZnCu-p，Cu-As，Cu-SbCu—AuNH3气及溶液浓NH4OH溶液，空气胺含NH3湿大气NH4OH，FeCl3，HNO3溶液铝合金：Al—Cu—Mg，Al—Mg—Zn，Al—Zn—Mg—Mn(Cu)，Al—Cu—Mg-MnAl—Zn—CuAl—CuAl—Mg海水NaCl，NaCl—H2O2溶液NaCl，NaCl-H2O2溶液，KCl，MgCl溶液NaCl十H2O

5、2，NaCl溶液，空气，海水，CaCl2，NH4Cl，CoCl2溶液镁合金：Mg—AlMg—Al—Zn-MnHNO3，NaOH，HF溶液，蒸馏水NaCl—H2O2溶液，海滨大气，NaCl—K2CrO4溶液，水，SO2—CO2—湿空气钛及钛合金红烟硝酸，N2O4(含O2，不含NO，24℃～74℃)，HCl，Cl—水溶液，固体氯化物(>290℃)，海水，CCl4，甲醇，甲醇蒸气，三氯乙烯，有机酸发生应力腐蚀断裂有三个电位区(敏感电位区)，如图7-1所示的区域1、2、3，即活化—阴极保护电位过渡区，活化—钝化电位过渡区，以及钝化—过钝化电位过渡区。应力腐蚀断裂

6、的特征(1)金属在无裂纹，无蚀坑或缺陷的情况下，应力腐蚀断裂过程可分为三个阶段。萌生阶段，即由于腐蚀引起裂纹或蚀坑的阶段，也就是导致应力集中的裂纹源的生核孕育阶段，可称作孕育期(诱导期)。接着为裂纹扩展阶段，即由裂纹源或蚀坑到达到极限应力值(单位面积所能承受最大载荷)为止的这一阶段。最后是失稳断裂阶段。前一阶段受应力影响很小，时间长，约占断裂总时间的90％，后两阶段时间短，为总断裂时间的10％。在有裂纹的情况下，应力腐蚀断裂过程只有裂纹扩展和失稳快速断裂两个阶段。可见，应力腐蚀断裂可能在很短时间内发生，但也可能几年后才发生。(2)金属和合金腐蚀量很微小，

7、腐蚀局限于微小的局部。同时产生应力腐蚀断裂的合金表面往往存在钝化膜或保护膜。(3)裂纹方向宏观上和主拉伸应力的方向垂直，微观上略有偏移。(4)宏观上属于脆性断裂，即使塑性很高的材料也是如此。微观上，在断裂面上仍有塑性流变痕迹。(5)有裂纹分叉现象。断口形貌呈海滩条纹、羽毛状、撕裂岭、扇子形和冰糖块状图像。(6)应力腐蚀裂纹形态有沿晶型、穿晶型和混合型，视具体合金—环境体系而定。例如，铝合金、高强度钢多半是沿晶型的，奥氏体不锈钢多半是穿晶型的，而钛合金为混合型的。即使是同种合金，随着环境、应力大小的改变，裂纹形态也会随之改变。7.1.2应力腐蚀断裂机理应力

8、腐蚀断裂是一个非常复杂的问题，影响因素众多，关于它的机理迄今还没有统一而完整的说