工程材料之环境介质作用下的力学性能

一、应力腐蚀

1.定义

　　金属在拉应力和特定的环境介质作用下&＃xff0c;经过一段时间&＃xff0c;所产生的拉应力脆断现象&＃xff0c;称为应力腐蚀断裂。

2.裂纹扩展特征

　　&＃xff08;1&＃xff09;拉应力是产生应力腐蚀开裂的必要条件&＃xff1b;

　　&＃xff08;2&＃xff09;纯金属一般不发生应力腐蚀&＃xff1b;

　　&＃xff08;3&＃xff09;仅在一定的合金与介质系统中才能发生应力腐蚀现象&＃xff1b;

　　&＃xff08;4&＃xff09;应力腐蚀是一种延迟断裂&＃xff1b;

　　&＃xff08;5&＃xff09;破坏一般是脆性的。

3.断裂机理

　　&＃xff08;1&＃xff09;应力腐蚀断裂过程包括裂纹形成和扩展&＃xff0c;整体上分为三个阶段&＃xff1a;形成蚀坑&＃xff0c;在应力和介质作用下裂纹慢慢扩展&＃xff0c;裂纹达到临界尺寸后发生机械性断裂。

　　&＃xff08;2&＃xff09;理论

　　　　1&＃xff09;以阳极溶解为基础的保护膜破坏理论

　　　　2&＃xff09;钝化膜理论

　　　　3&＃xff09;闭塞电池理论

4.应力腐蚀开裂的测试方式

&＃xff08;1&＃xff09;持久加载实验

　　1&＃xff09;采用光滑试样——应力腐蚀的临界应力

　　2&＃xff09;采用预制裂纹试样——应力腐蚀临界应力场强度因子、应力腐蚀裂纹扩展速率

&＃xff08;2&＃xff09;测试方法

5.防止应力腐蚀的措施和安全设计

&＃xff08;1&＃xff09;防止措施

　　合理选择材料、减少或消除零件中的残余拉应力、改善介质条件、采用电化学保护&＃xff1b;

&＃xff08;2&＃xff09;安全设计

 

 二、氢脆

1.定义

　　由于氢和应力的联合作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象&＃xff0c;称为氢脆断裂。

2.发生机理

　　原子氢在结合成氢分子的过程受阻&＃xff0c;部分氢原子会溶解到金属内部&＃xff0c;而当金属同时受应力作用时&＃xff0c;就可能通过某种机制而导致裂纹产生和脆性扩展。

3.影响因素

4.氢脆现象

1&＃xff09;氢蚀

　　氢与金属中的第二相作用&＃xff0c;生成高压气体&＃xff0c;使基体金属晶界结合力减弱而导致金属脆化

2&＃xff09;白点

　　钢中含有过量的氢&＃xff0c;随着温度降低&＃xff0c;氢的溶解度减小&＃xff0c;但过饱和的氢未能扩散外溢&＃xff0c;因而在某些缺陷处聚集成氢分子&＃xff0c;此时&＃xff0c;体积发生急剧膨胀&＃xff0c;内压力很大&＃xff0c;足以把材料局部撕裂&＃xff0c;而使钢中形成白点。

3&＃xff09;氢化物致脆

4&＃xff09;氢致延滞断裂

三、腐蚀疲劳

1.定义

　　腐蚀疲劳是材料在腐蚀介质中承受交变载荷所产生的疲劳破坏现象。

2.特点

　　1&＃xff09;腐蚀环境不是特定的&＃xff0c;只要环境介质对材料有腐蚀作用&＃xff0c;再加上交变应力的作用&＃xff0c;都可产生腐蚀疲劳。

　　2&＃xff09;腐蚀疲劳曲线无水平线段&＃xff0c;即不存在无限寿命的疲劳极限。

　　3&＃xff09;腐蚀疲劳极限与静强度之间不存在比例关系。

　　4&＃xff09;腐蚀疲劳端口上可以见到多个裂纹源&＃xff0c;并具有独特的多齿状特征。