工程材料力学性能ppt课件

（2）化学介质：只有在特定的化学介质中，某 种金属材料才能产生应力腐蚀。
（3）金属材料：一般纯金属不会产生应力腐蚀， 所有合金对应力腐蚀均有不同程度的敏感性。 在每一种合金系列中，都有对应力腐蚀不敏感 的合金成分（如镁铝合金）。
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常用金属材料引起应力腐蚀的敏感介质
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二、应力腐蚀断裂机理
关于应力腐蚀的机理曾提出许多学 说，如活性通路—电化学理论，膜破裂 理论、氢脆理论，“化学脆变—脆性破 裂”理论，腐蚀产物楔入理论、隧洞形 蚀孔撕裂理论，应力吸附破裂理论，快 速溶解理论，环境破裂三阶段理论…… 等。
第六章 金属的应力腐蚀 和氢脆断裂
第一节 材料腐蚀的基本概念 第二节 应力腐蚀 第三节 氢脆
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第一节 材料腐蚀的基本概念
一、腐蚀的基本概念
腐蚀－物质的表面因发生化学或电化学反应 而受到破坏的现象。腐蚀是物质本身质的变化 ――化学变化或电化学变化。这种质的变化是 外界环境、介质影响的结果。因此，也可以把 由于环境介质作用于材料或物质本身，使之发 生质的变化的现象称为腐蚀。
W0－金属初始质量 W1－清除腐蚀产物后的质量 S－金属的表面积 t－腐蚀时间
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在增重时是指腐蚀后带有腐蚀产物时的质量与 腐蚀前的质量之间的差值。用下式表示:
V W2 W0 St
V+－增重时的腐蚀速度g/m2h W2－带有腐蚀产物的金属质量
（2）金属腐蚀速度的深度指标 把金属的厚度因腐蚀减少的量，以线量单位
化学反应而引起的破坏。
2、根据腐蚀的环境分类 大气腐蚀、海水腐蚀、淡水腐蚀、土壤腐蚀、
化工介质腐蚀、熔融介质中的腐蚀
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3、根据腐蚀破坏的外部特征分类 （（2）1）局全部面腐腐蚀蚀－－腐腐蚀蚀主分要布发在生整在个金表属面表上面并的连成一
片某的一腐个蚀区破域坏，。而表面的其它部分未被破坏。 均局匀部腐腐蚀蚀－比腐全蚀面均速预度测基。本常相见同的。局部腐蚀：点蚀（又称孔 不蚀均）匀、腐电蚀偶－腐腐蚀蚀、虽晶然间发腐生蚀在、整穿个晶表腐面蚀上、，缝但隙各部分 的腐腐蚀蚀、速选度择相性差腐较蚀大、。斑点腐蚀、丝状腐蚀。
局部腐蚀的种类和测试方法很多，评
定标准也不尽相同，所以应根据局部腐
蚀的类型选择表示腐蚀程度的指标，按
其使用条件与要求选用评定标准。
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第二节 应力腐蚀
一、应力腐蚀现象及其产生条件
1、应力腐蚀现象
金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一
段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断
裂。（SCC）。
对于均匀腐蚀的金属材料，耐蚀性等级的划分 大多采用深度指标，但金属腐蚀深度一般是随时 间变化的，所以从腐蚀手册查到的资料难以精确 地反映出实际情况，因此选用评定标准时，应考 虑实际情况和使用期限。
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2、局部腐蚀的程度与评定方法
（1）局部腐蚀程度的表示方法
金属的局部腐蚀其质量及外形尺寸一般没有明 显变化，但其力学性能下降。为判断金属局部腐蚀 的程度，可以进行力学性能试验测定金属腐蚀后的 性能变化加以评定：
（3）第II段出现水平线段， da/dt 决定于环境而受应力 强度的影响较小。
（4）第Ⅲ阶段裂纹长度接近 临 界 尺 寸 ， da/dt 依 赖 于 KI ， 材料进入失稳扩展的过渡区。 当 KI 增 大 到 KIC 时 便 失 稳 扩 展断裂。
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应力腐蚀临界应力场强度因子－应力腐蚀门槛值
KISCC——在特定的化学介质 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 界应力场强度因子（或称应力腐 蚀门槛值）。对于大多数金属材 料，在特定的化学介质中的KISCC 值是一定的。因此，KISCC可作为 力学性能指标，表示含有宏观裂 纹的材料，在应力腐蚀条件下的 断裂韧度。 显然：KI初≥KISCC为金属材料在 应力腐蚀条件下的断裂判据
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三、耐蚀性及其评定方法
金属材料在某一环境介质下承受或抵抗腐蚀的 能力――称为金属材料的耐蚀性或抗蚀性。 1、均匀腐蚀的程度与评定方法 （1）腐蚀速度的质量指标
金属因腐蚀而发生质量变化，在失重时是指腐 蚀前的质量与清除腐蚀产物后的质量之间的差值。
用下式表示 V W0 W1 V-－失重时的腐蚀速度g/m2hSt
腐蚀强度指标：指材料腐蚀前后的强度极限变 化率。
Kσ=[(σb-σ’b)/ σb] ×100%(腐蚀时间t后) Kσ－腐蚀强度指标 σb－腐蚀前强度 σ’b－腐蚀后强度
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腐蚀的延伸率指标：指材料腐蚀前后延伸
率的变化。
Kδ=[(δ-δ’)/ δ] ×100%(腐蚀时间t 后)
（2）局部腐蚀耐蚀性评定
表示，并换算成相当于单位时间的数值。在衡量密 度不同的金属腐蚀程度时，此种指标极为方便。
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可按下式将腐蚀的失重指标换算成腐蚀的深 度指标：
VL= V-×24×365/(1000ρ)= V-×8.76/ρ VL－腐蚀的深度指标 mm/a （毫米/年） ρ－金属的密度 g/cm3
（3）均匀腐蚀金属耐蚀性的评定
材料的腐蚀具有双重性。通常腐蚀对金属构 件是有害的，但有时可以利用腐蚀现象对金属 材料进行电化学加工，如制备信息硬件的印刷 线路板，制取奥氏体不锈钢粉末等。
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二、腐蚀的类型
1、根据金属腐蚀的机理不同分类 化学腐蚀－金属表面与非电介质直接发生化
学作用而引起的破坏。 电化学腐蚀－金属表面与电介质溶液发生电
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三、应力腐蚀力学性能指标
单位时间内应力腐蚀裂 纹的扩展量称应力腐蚀裂 纹扩展速率 即 da/dt，实 验证明：
da/dt = f(KI) 曲线分为三个阶段： （1）存在一个门槛值 KISCC 。 当 KI ＜ KISCC 时 ， da/dt =0 或微不足道。
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（ 2 ） 第 Ⅰ 阶 段 ： 当 KI 超 过 KIscc 时裂纹突然加速扩展， da/dt－KI曲线几乎与纵坐标 轴平行。da/dt 值小，但受 K之影响较大。
常见的有：
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”。
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。
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2、产生条件
（1）应力：机件所承受的应力包括工作应力和 残余应力。在化学介质诱导开裂过程起作用的 是拉应力，且产生应力腐蚀的应力不一定很大。