第06章金属的应力腐蚀和氢脆断裂
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测定金属材料的K 测定金属材料的 ISCC 值可用恒载荷法或恒位 移法。以恒载荷法的悬臂梁弯曲试验法最常用， 移法。以恒载荷法的悬臂梁弯曲试验法最常用，所 用试样与测定的K 的三点弯曲试样相同， 用试样与测定的 IC 的三点弯曲试样相同 ， 装置见 图6-6。 。 裂纹尖端的ΚⅠ可用公式（6-2）计算。 裂纹尖端的 可用公式（ ）计算。
（6-2） ） 通过做出Κ 的关系图线， 通过做出 Ⅰ初 — lgtf的关系图线，便可从曲线 的水平部分所对应的Κ 值即为材料的Κ 的水平部分所对应的 Ⅰ初值即为材料的 Ⅰscc。
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2、应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt 、应力腐蚀裂纹扩展速率 当应力腐蚀裂纹尖端的K 当应力腐蚀裂纹尖端的 I>KISCC时，裂纹就会 不断扩展。 不断扩展。 单位时间内裂纹的扩展量称为应力腐蚀裂纹 单位时间内裂纹的扩展量称为 应力腐蚀裂纹 扩展速率， 扩展速率，da/dt。 。
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2、微观特征 断口的微观形貌一般为沿晶断裂 沿晶断裂， ⑴ 断口的微观形貌一般为 沿晶断裂 ， 也可能 为穿晶断裂。 穿晶断裂。 ⑵ 其表面可见到 “ 泥状花样 ” 的 腐蚀产物 （见图6-3a）及腐蚀坑（见图 见图 ） 腐蚀坑（见图6-3b）。 ） 应力腐蚀的显微裂纹有分叉现象 显微裂纹有分叉现象， ⑶ 应力腐蚀的 显微裂纹有分叉现象 ， 呈枯树 枝状，如图所示。表明应力腐蚀时， 枝状 ， 如图所示 。 表明应力腐蚀时 ， 有一主裂纹 扩展较快，其它分枝扩展较慢， 扩展较快 ，其它分枝扩展较慢， 根据这一特征可 将其与腐蚀疲劳、晶间腐蚀等断裂区分开来。 将其与腐蚀疲劳、晶间腐蚀等断裂区分开来。
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4、 采用电化学保护 使金属远离电化学腐蚀 、 采用电化学保护使金属远离电化学腐蚀 敏感电位区域 敏感电位区域 因为金属在化学介质中只有在一定的电极电 位范围内才会产生应力腐蚀现象，因此采用外加 位范围内才会产生应力腐蚀现象 ， 因此采用外加 电位的方法，使金属在化学介质中的电位远离应 电位的方法， 力腐蚀敏感电位区域，也是一种防止措施。 力腐蚀敏感电位区域， 也是一种防止措施 。 一般 采用阴极保护法。 采用 阴极保护法。此方法不适用于高强度钢和其 阴极保护法 它氢脆敏感材料。 它氢脆敏感材料。
da lg − K Ι dt
关系曲线分三个阶段（ 关系曲线分三个阶段（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 初
所示。 始、稳定、失稳），如图6-7所示。 稳定、失稳） 所示 第Ⅱ阶段时间 长 应力腐蚀性能越好。 应力腐蚀性能越好。 由图6-7中 两个数值的关系， 由图 中第Ⅱ阶段 da/dt—KI两个数值的关系， 可以估算机件的剩余寿命。 可以估算机件的剩余寿命。
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2、晶界微电池溶解理论 、 体护环钢的龟裂现象中发现： 在 γ体护环钢的龟裂现象中发现 ： 沉淀于晶界 体护环钢的龟裂现象中发现 的碳化物其实为类似珠光体的结构， 的碳化物其实为类似珠光体的结构，该结构与介质 其实为类似珠光体的结构 形成微电池并迅速溶解，导致脆断。 形成微电池并迅速溶解，导致脆断。断裂过程分为 亚稳扩展区和瞬时扩展区。 亚稳扩展区和瞬时扩展区。
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三、应力腐蚀抗力指标（断裂力学在应力腐
蚀开裂中的应用） 蚀开裂中的应用） 通常采用光滑试样在拉应力和化学介质共同作 用下， 用下 ， 依据发生断裂的持续时间来评定金属材料的 抗应力腐蚀性能（见图 ） 抗应力腐蚀性能（见图6-4）。 用常规方法测定的σ～ 曲线，得到的σ 用常规方法测定的 ～ tf 曲线 ， 得到的 SCC不能 客观地反映材料的应力腐蚀抗力。（无裂纹） 客观地反映材料的应力腐蚀抗力。 无裂纹） 引入应力场强度因子的概念来研究金属材料抗 应力腐蚀性能 ， 即应力腐蚀临界应力场强度因子 ΚⅠscc和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。 和应力腐蚀裂纹扩展速率 。
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如表所示） ⑶常见的应力腐蚀断裂形式（如表所示）： 低碳钢和低合金钢在苛性碱溶液中的“ 碱脆” ◆ 低碳钢和低合金钢在苛性碱溶液中的 “ 碱脆 ” 和在含有硝酸根离子介质中的“硝脆” 和在含有硝酸根离子介质中的“硝脆”； ◆奥氏体不锈钢在含有氯离子介质中的“氯 脆”； ◆铜合金在氨气介质中的“氨脆”； 铜合金在氨气介质中的“氨脆” 高强度铝合金在空气、 ◆ 高强度铝合金在空气 、 蒸馏水介质中的脆裂 等。
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2、产生条件 拉应力、 拉应力、特定化学介质和金属材料是产生应 力腐蚀开裂的三个条件。 力腐蚀开裂的三个条件。 拉应力：包括残余应力和工作应力。焊接、 ⑴拉应力：包括残余应力和工作应力。焊接、 热处理、装配等过程中产生的。产生应力腐蚀开 热处理、装配等过程中产生的。 裂的应力一般并不很大。 裂的应力一般并不很大。如果没有特定腐蚀介质 的协同作用， 的协同作用，机件在该应力作用下可以长期服役 而不断裂。 而不断裂。
四、防止应力腐蚀的措施 从导致应力腐蚀的三要素（三个条件）下手。 从导致应力腐蚀的三要素（三个条件）下手。 1、合理选择金属材料 根据机件所承受的应力和接触的化学介质， 根据机件所承受的应力和接触的化学介质，选 用耐应力腐蚀的金属材料（避开灵敏材料） 用耐应力腐蚀的金属材料（避开灵敏材料）。即选 较高的合金。 用KⅠscc较高的合金。 铜对氨对的应力腐蚀敏感性高， 如①铜对氨对的应力腐蚀敏感性高，选用材料 时避免使用铜合金。 在高浓度氯化物介质中， 时避免使用铜合金。②在高浓度氯化物介质中，采 用不含镍、铜或仅含微量镍、 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， 不锈钢，或含硅较高的铬镍不锈钢，也可选用镍基 和铁镍基耐蚀合金。 和铁镍基耐蚀合金。
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二、应力腐蚀断裂机理和断口形貌特征 （一）应力腐蚀断裂机理 机理有多种， 机理有多种，目前还没有一种理论能够解释所 有的应力腐蚀断裂现象， 有的应力腐蚀断裂现象，应力腐蚀断裂最基本的机 理是滑移溶解理论（或称钝化膜破坏理论） 理是滑移溶解理论（或称钝化膜破坏理论）和氢脆 理论。 理论。 在此仅介绍两种为多数人接受的应力腐蚀开裂 理论。 理论。 1、以阳极溶解为基础的钝化膜破坏理论 、 如图所示。 如图所示。 （该理论只能很好地解释沿晶断裂 的应力腐蚀） 的应力腐蚀）
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§6-1 应力腐蚀
一、应力腐蚀现象及其产生条件 1、应力腐蚀现象 、 （1）定义 ） 拉应力和 金属在拉应力 特定的介质共同作用下 金属在 拉应力 和 特定的介质共同作用 下 ， 经 一段时间后， 所产生的低应力脆断 现象。 低应力脆断现象 过 一段时间后 ， 所产生的 低应力脆断 现象 。 称为 应 力 腐 蚀 断 裂 （ Stress Corrosion Cracking, SCC）。 ） 应力腐蚀断裂没有任何明显征兆 ， 应力腐蚀断裂 没有任何明显征兆， 会产生灾 没有任何明显征兆 难性的后果。 难性的后果。
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⑵特点
◆拉应力，特定介质，时间，脆断。 拉应力，特定介质，时间，脆断。 并不是两种破坏形式的叠加， ◆并不是两种破坏形式的叠加，而是按照特定 机理，比叠加起来的抗力还要低的多。 机理，比叠加起来的抗力还要低的多。 无论是韧性材料还是脆性材料， ◆无论是韧性材料还是脆性材料，均没有明显 的征兆就发生低应力脆性断裂， 的征兆就发生低应力脆性断裂， 常常造成灾难性 事故。 事故。
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(二)应力腐蚀断口特征 1、宏观断口特征 与疲劳断口相似； 与疲劳断口相似； 不同之处是 不同之处是：在裂纹源及亚稳扩展区可见到 裂纹源及亚稳扩展区可见到 腐蚀产物和氧化现象， 腐蚀产物和氧化现象，常呈现黑色或灰黑色具有 脆性特征。瞬时断裂区（失稳扩展区、 脆性特征。瞬时断裂区（失稳扩展区、最后断裂 区）一般为快速撕裂破坏，显示材料的特性。 一般为快速撕裂破坏，显示材料的特性。
244氢致延滞断裂高强度钢或钛合金中含有适量的处于固溶状态的氢原来存在的或从环境介质中吸收的在低于屈服强度的应力持续作用下经过一段孕育期后在金属内部特别是在三向拉应力区形成裂纹裂纹逐步扩展最后突然发生脆性断裂
第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂
金属机件（或构件） 金属机件（或构件）在服役过程中经常要与周 围环境中的各种介质相接触。 围环境中的各种介质相接触。环境介质对金属材料 力学性能的影响，称为环境效应。 力学性能的影响，称为环境效应。 环境效应 由于环境效应的作用， 由于环境效应的作用，金属所承受的应力即使 低于其屈服强度也会产生突然断裂的现象，即为环 低于其屈服强度也会产生突然断裂的现象，即为环 境断裂。 境断裂。知识拓展
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2、减少或消除机件中的残余应力 、 降低设计应力、消除或降低残余拉应力、 降低设计应力、消除或降低残余拉应力、采用表 面处理的方法（ 喷丸、 表面热处理等方法） 面处理的方法 （ 喷丸 、 表面热处理等方法 ） 使表面 产生残余压应力。 产生残余压应力。 3、改变介质条件 、 一是通过减少或消除应力腐蚀开裂的有害离子是 一是通过减少或消除应力腐蚀开裂的有害离子是 通过减少或消除应力腐蚀开裂的有害离子 一种较为有效的方法。 如通过水净化处理， 一种较为有效的方法 。 如通过水净化处理 ， 降低冷 却水与蒸汽中的氯离子含量， 却水与蒸汽中的氯离子含量 ， 对降低奥氏体不锈钢 的氯脆十分有效。 二是在化学介质中添加缓蚀剂。 的氯脆十分有效 。 二是在化学介质中添加缓蚀剂 。 如在高温水中加入300ppm磷酸盐，可使铬镍奥氏体 磷酸盐， 如在高温水中加入 磷酸盐 不锈钢抗应力腐蚀性能大为提高。 不锈钢抗应力腐蚀性能大为提高。
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化学介质： 特定化学介质。 ⑵化学介质：指特定化学介质。如果没有拉应 力的共同作用，材料在这种介质中的腐蚀速度很慢。 力的共同作用，材料在这种介质中的腐蚀速度很慢。 也就是说，每种材料只对某种介质敏感， 也就是说，每种材料只对某种介质敏感，这种介质 可能对其它材料没有明显的作用。 可能对其它材料没有明显的作用。见表所示 金属材料： ⑶金属材料：一般只有合金才产生应力腐蚀断 纯金属不会产生。在每一种合金系列中， 裂，纯金属不会产生。在每一种合金系列中，都有 对应力腐蚀不敏感的合金成分。 对应力腐蚀不敏感的合金成分。如：铝镁合金中当 含镁量超过4％ 对应力腐蚀很敏感， 含镁量超过 ％ ， 对应力腐蚀很敏感 ， 而镁含量小 无论热处理条件如何， 于 4％ 时 ， 无论热处理条件如何 ， 它几乎都具有抗 ％ 腐蚀的能力。又如，钢中在含碳量在0.12％左右时， 腐蚀的能力。又如，钢中在含碳量在 ％左右时， 应力腐蚀敏感性最大。 应力腐蚀敏感性最大。
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1、临界应力场强度因子KISCC 、临界应力场强度因子 试验表明：在恒定载荷和特定化学介质作用下， 试验表明：在恒定载荷和特定化学介质作用下， 带有预制裂纹的金属试样，产生应力腐蚀断裂的时 带有预制裂纹的金属试样， 间与初始应力场强度因子K 有关。 间与初始应力场强度因子 I初有关。如图所示 将试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断 裂的最大应力场强度因子称为应力腐蚀临界应力场 裂的最大应力场强度因子称为应力腐蚀临界应力场 强度因子（ 或称为应力腐蚀门槛值 应力腐蚀门槛值） 强度因子 （ 或称为 应力腐蚀门槛值 ） ， 以 KISCC 表 示。 对于大多数金属材料， 对于大多数金属材料，在特定的化学介质中的 ΚⅠscc值是一定的。 值是一定的。
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静载荷作用下的环境断裂有应力腐蚀和 的环境断裂有应力腐蚀 在静载荷作用下的环境断裂有应力腐蚀和氢脆 断裂等 因为它们是随时间延续而造成的断裂， 断裂等，因为它们是随时间延续而造成的断裂，故 又称为延滞断裂或静载疲劳。 又称为延滞断裂或静载疲劳。 延滞断裂或静载疲劳 交变载荷作用下的环境断裂主要是腐蚀疲劳。 的环境断裂主要是腐蚀疲劳 在交变载荷作用下的环境断裂主要是腐蚀疲劳。 金属机件在加工过程中往往产生残余应力，在 金属机件在加工过程中往往产生残余应力， 服役过程中又承受外加载荷， 服役过程中又承受外加载荷，如果与周围环境中各 种化学介质或氢相接触，便会产生特殊的断裂现象， 种化学介质或氢相接触，便会产生特殊的断裂现象， 主要有应力腐蚀断裂和氢脆断裂等。这些断裂形式 主要有应力腐蚀断裂和氢脆断裂等。这些断裂形式 大多数为低应力脆断，具有很大的危险性。 大多数为低应力脆断，具有很大的危险性。
测定金属材料的K 测定金属材料的 ISCC 值可用恒载荷法或恒位 移法。以恒载荷法的悬臂梁弯曲试验法最常用， 移法。以恒载荷法的悬臂梁弯曲试验法最常用，所 用试样与测定的K 的三点弯曲试样相同， 用试样与测定的 IC 的三点弯曲试样相同 ， 装置见 图6-6。 。 裂纹尖端的ΚⅠ可用公式（6-2）计算。 裂纹尖端的 可用公式（ ）计算。
（6-2） ） 通过做出Κ 的关系图线， 通过做出 Ⅰ初 — lgtf的关系图线，便可从曲线 的水平部分所对应的Κ 值即为材料的Κ 的水平部分所对应的 Ⅰ初值即为材料的 Ⅰscc。
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2、应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt 、应力腐蚀裂纹扩展速率 当应力腐蚀裂纹尖端的K 当应力腐蚀裂纹尖端的 I>KISCC时，裂纹就会 不断扩展。 不断扩展。 单位时间内裂纹的扩展量称为应力腐蚀裂纹 单位时间内裂纹的扩展量称为 应力腐蚀裂纹 扩展速率， 扩展速率，da/dt。 。
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2、微观特征 断口的微观形貌一般为沿晶断裂 沿晶断裂， ⑴ 断口的微观形貌一般为 沿晶断裂 ， 也可能 为穿晶断裂。 穿晶断裂。 ⑵ 其表面可见到 “ 泥状花样 ” 的 腐蚀产物 （见图6-3a）及腐蚀坑（见图 见图 ） 腐蚀坑（见图6-3b）。 ） 应力腐蚀的显微裂纹有分叉现象 显微裂纹有分叉现象， ⑶ 应力腐蚀的 显微裂纹有分叉现象 ， 呈枯树 枝状，如图所示。表明应力腐蚀时， 枝状 ， 如图所示 。 表明应力腐蚀时 ， 有一主裂纹 扩展较快，其它分枝扩展较慢， 扩展较快 ，其它分枝扩展较慢， 根据这一特征可 将其与腐蚀疲劳、晶间腐蚀等断裂区分开来。 将其与腐蚀疲劳、晶间腐蚀等断裂区分开来。
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4、 采用电化学保护 使金属远离电化学腐蚀 、 采用电化学保护使金属远离电化学腐蚀 敏感电位区域 敏感电位区域 因为金属在化学介质中只有在一定的电极电 位范围内才会产生应力腐蚀现象，因此采用外加 位范围内才会产生应力腐蚀现象 ， 因此采用外加 电位的方法，使金属在化学介质中的电位远离应 电位的方法， 力腐蚀敏感电位区域，也是一种防止措施。 力腐蚀敏感电位区域， 也是一种防止措施 。 一般 采用阴极保护法。 采用 阴极保护法。此方法不适用于高强度钢和其 阴极保护法 它氢脆敏感材料。 它氢脆敏感材料。
da lg − K Ι dt
关系曲线分三个阶段（ 关系曲线分三个阶段（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 初
所示。 始、稳定、失稳），如图6-7所示。 稳定、失稳） 所示 第Ⅱ阶段时间 长 应力腐蚀性能越好。 应力腐蚀性能越好。 由图6-7中 两个数值的关系， 由图 中第Ⅱ阶段 da/dt—KI两个数值的关系， 可以估算机件的剩余寿命。 可以估算机件的剩余寿命。
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2、晶界微电池溶解理论 、 体护环钢的龟裂现象中发现： 在 γ体护环钢的龟裂现象中发现 ： 沉淀于晶界 体护环钢的龟裂现象中发现 的碳化物其实为类似珠光体的结构， 的碳化物其实为类似珠光体的结构，该结构与介质 其实为类似珠光体的结构 形成微电池并迅速溶解，导致脆断。 形成微电池并迅速溶解，导致脆断。断裂过程分为 亚稳扩展区和瞬时扩展区。 亚稳扩展区和瞬时扩展区。
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三、应力腐蚀抗力指标（断裂力学在应力腐
蚀开裂中的应用） 蚀开裂中的应用） 通常采用光滑试样在拉应力和化学介质共同作 用下， 用下 ， 依据发生断裂的持续时间来评定金属材料的 抗应力腐蚀性能（见图 ） 抗应力腐蚀性能（见图6-4）。 用常规方法测定的σ～ 曲线，得到的σ 用常规方法测定的 ～ tf 曲线 ， 得到的 SCC不能 客观地反映材料的应力腐蚀抗力。（无裂纹） 客观地反映材料的应力腐蚀抗力。 无裂纹） 引入应力场强度因子的概念来研究金属材料抗 应力腐蚀性能 ， 即应力腐蚀临界应力场强度因子 ΚⅠscc和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。 和应力腐蚀裂纹扩展速率 。
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如表所示） ⑶常见的应力腐蚀断裂形式（如表所示）： 低碳钢和低合金钢在苛性碱溶液中的“ 碱脆” ◆ 低碳钢和低合金钢在苛性碱溶液中的 “ 碱脆 ” 和在含有硝酸根离子介质中的“硝脆” 和在含有硝酸根离子介质中的“硝脆”； ◆奥氏体不锈钢在含有氯离子介质中的“氯 脆”； ◆铜合金在氨气介质中的“氨脆”； 铜合金在氨气介质中的“氨脆” 高强度铝合金在空气、 ◆ 高强度铝合金在空气 、 蒸馏水介质中的脆裂 等。
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2、产生条件 拉应力、 拉应力、特定化学介质和金属材料是产生应 力腐蚀开裂的三个条件。 力腐蚀开裂的三个条件。 拉应力：包括残余应力和工作应力。焊接、 ⑴拉应力：包括残余应力和工作应力。焊接、 热处理、装配等过程中产生的。产生应力腐蚀开 热处理、装配等过程中产生的。 裂的应力一般并不很大。 裂的应力一般并不很大。如果没有特定腐蚀介质 的协同作用， 的协同作用，机件在该应力作用下可以长期服役 而不断裂。 而不断裂。
四、防止应力腐蚀的措施 从导致应力腐蚀的三要素（三个条件）下手。 从导致应力腐蚀的三要素（三个条件）下手。 1、合理选择金属材料 根据机件所承受的应力和接触的化学介质， 根据机件所承受的应力和接触的化学介质，选 用耐应力腐蚀的金属材料（避开灵敏材料） 用耐应力腐蚀的金属材料（避开灵敏材料）。即选 较高的合金。 用KⅠscc较高的合金。 铜对氨对的应力腐蚀敏感性高， 如①铜对氨对的应力腐蚀敏感性高，选用材料 时避免使用铜合金。 在高浓度氯化物介质中， 时避免使用铜合金。②在高浓度氯化物介质中，采 用不含镍、铜或仅含微量镍、 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， 不锈钢，或含硅较高的铬镍不锈钢，也可选用镍基 和铁镍基耐蚀合金。 和铁镍基耐蚀合金。
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二、应力腐蚀断裂机理和断口形貌特征 （一）应力腐蚀断裂机理 机理有多种， 机理有多种，目前还没有一种理论能够解释所 有的应力腐蚀断裂现象， 有的应力腐蚀断裂现象，应力腐蚀断裂最基本的机 理是滑移溶解理论（或称钝化膜破坏理论） 理是滑移溶解理论（或称钝化膜破坏理论）和氢脆 理论。 理论。 在此仅介绍两种为多数人接受的应力腐蚀开裂 理论。 理论。 1、以阳极溶解为基础的钝化膜破坏理论 、 如图所示。 如图所示。 （该理论只能很好地解释沿晶断裂 的应力腐蚀） 的应力腐蚀）
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§6-1 应力腐蚀
一、应力腐蚀现象及其产生条件 1、应力腐蚀现象 、 （1）定义 ） 拉应力和 金属在拉应力 特定的介质共同作用下 金属在 拉应力 和 特定的介质共同作用 下 ， 经 一段时间后， 所产生的低应力脆断 现象。 低应力脆断现象 过 一段时间后 ， 所产生的 低应力脆断 现象 。 称为 应 力 腐 蚀 断 裂 （ Stress Corrosion Cracking, SCC）。 ） 应力腐蚀断裂没有任何明显征兆 ， 应力腐蚀断裂 没有任何明显征兆， 会产生灾 没有任何明显征兆 难性的后果。 难性的后果。
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⑵特点
◆拉应力，特定介质，时间，脆断。 拉应力，特定介质，时间，脆断。 并不是两种破坏形式的叠加， ◆并不是两种破坏形式的叠加，而是按照特定 机理，比叠加起来的抗力还要低的多。 机理，比叠加起来的抗力还要低的多。 无论是韧性材料还是脆性材料， ◆无论是韧性材料还是脆性材料，均没有明显 的征兆就发生低应力脆性断裂， 的征兆就发生低应力脆性断裂， 常常造成灾难性 事故。 事故。
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(二)应力腐蚀断口特征 1、宏观断口特征 与疲劳断口相似； 与疲劳断口相似； 不同之处是 不同之处是：在裂纹源及亚稳扩展区可见到 裂纹源及亚稳扩展区可见到 腐蚀产物和氧化现象， 腐蚀产物和氧化现象，常呈现黑色或灰黑色具有 脆性特征。瞬时断裂区（失稳扩展区、 脆性特征。瞬时断裂区（失稳扩展区、最后断裂 区）一般为快速撕裂破坏，显示材料的特性。 一般为快速撕裂破坏，显示材料的特性。
244氢致延滞断裂高强度钢或钛合金中含有适量的处于固溶状态的氢原来存在的或从环境介质中吸收的在低于屈服强度的应力持续作用下经过一段孕育期后在金属内部特别是在三向拉应力区形成裂纹裂纹逐步扩展最后突然发生脆性断裂
第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂
金属机件（或构件） 金属机件（或构件）在服役过程中经常要与周 围环境中的各种介质相接触。 围环境中的各种介质相接触。环境介质对金属材料 力学性能的影响，称为环境效应。 力学性能的影响，称为环境效应。 环境效应 由于环境效应的作用， 由于环境效应的作用，金属所承受的应力即使 低于其屈服强度也会产生突然断裂的现象，即为环 低于其屈服强度也会产生突然断裂的现象，即为环 境断裂。 境断裂。知识拓展
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2、减少或消除机件中的残余应力 、 降低设计应力、消除或降低残余拉应力、 降低设计应力、消除或降低残余拉应力、采用表 面处理的方法（ 喷丸、 表面热处理等方法） 面处理的方法 （ 喷丸 、 表面热处理等方法 ） 使表面 产生残余压应力。 产生残余压应力。 3、改变介质条件 、 一是通过减少或消除应力腐蚀开裂的有害离子是 一是通过减少或消除应力腐蚀开裂的有害离子是 通过减少或消除应力腐蚀开裂的有害离子 一种较为有效的方法。 如通过水净化处理， 一种较为有效的方法 。 如通过水净化处理 ， 降低冷 却水与蒸汽中的氯离子含量， 却水与蒸汽中的氯离子含量 ， 对降低奥氏体不锈钢 的氯脆十分有效。 二是在化学介质中添加缓蚀剂。 的氯脆十分有效 。 二是在化学介质中添加缓蚀剂 。 如在高温水中加入300ppm磷酸盐，可使铬镍奥氏体 磷酸盐， 如在高温水中加入 磷酸盐 不锈钢抗应力腐蚀性能大为提高。 不锈钢抗应力腐蚀性能大为提高。
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化学介质： 特定化学介质。 ⑵化学介质：指特定化学介质。如果没有拉应 力的共同作用，材料在这种介质中的腐蚀速度很慢。 力的共同作用，材料在这种介质中的腐蚀速度很慢。 也就是说，每种材料只对某种介质敏感， 也就是说，每种材料只对某种介质敏感，这种介质 可能对其它材料没有明显的作用。 可能对其它材料没有明显的作用。见表所示 金属材料： ⑶金属材料：一般只有合金才产生应力腐蚀断 纯金属不会产生。在每一种合金系列中， 裂，纯金属不会产生。在每一种合金系列中，都有 对应力腐蚀不敏感的合金成分。 对应力腐蚀不敏感的合金成分。如：铝镁合金中当 含镁量超过4％ 对应力腐蚀很敏感， 含镁量超过 ％ ， 对应力腐蚀很敏感 ， 而镁含量小 无论热处理条件如何， 于 4％ 时 ， 无论热处理条件如何 ， 它几乎都具有抗 ％ 腐蚀的能力。又如，钢中在含碳量在0.12％左右时， 腐蚀的能力。又如，钢中在含碳量在 ％左右时， 应力腐蚀敏感性最大。 应力腐蚀敏感性最大。
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1、临界应力场强度因子KISCC 、临界应力场强度因子 试验表明：在恒定载荷和特定化学介质作用下， 试验表明：在恒定载荷和特定化学介质作用下， 带有预制裂纹的金属试样，产生应力腐蚀断裂的时 带有预制裂纹的金属试样， 间与初始应力场强度因子K 有关。 间与初始应力场强度因子 I初有关。如图所示 将试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断 裂的最大应力场强度因子称为应力腐蚀临界应力场 裂的最大应力场强度因子称为应力腐蚀临界应力场 强度因子（ 或称为应力腐蚀门槛值 应力腐蚀门槛值） 强度因子 （ 或称为 应力腐蚀门槛值 ） ， 以 KISCC 表 示。 对于大多数金属材料， 对于大多数金属材料，在特定的化学介质中的 ΚⅠscc值是一定的。 值是一定的。
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静载荷作用下的环境断裂有应力腐蚀和 的环境断裂有应力腐蚀 在静载荷作用下的环境断裂有应力腐蚀和氢脆 断裂等 因为它们是随时间延续而造成的断裂， 断裂等，因为它们是随时间延续而造成的断裂，故 又称为延滞断裂或静载疲劳。 又称为延滞断裂或静载疲劳。 延滞断裂或静载疲劳 交变载荷作用下的环境断裂主要是腐蚀疲劳。 的环境断裂主要是腐蚀疲劳 在交变载荷作用下的环境断裂主要是腐蚀疲劳。 金属机件在加工过程中往往产生残余应力，在 金属机件在加工过程中往往产生残余应力， 服役过程中又承受外加载荷， 服役过程中又承受外加载荷，如果与周围环境中各 种化学介质或氢相接触，便会产生特殊的断裂现象， 种化学介质或氢相接触，便会产生特殊的断裂现象， 主要有应力腐蚀断裂和氢脆断裂等。这些断裂形式 主要有应力腐蚀断裂和氢脆断裂等。这些断裂形式 大多数为低应力脆断，具有很大的危险性。 大多数为低应力脆断，具有很大的危险性。