应力腐蚀电化学方法
10-应力腐蚀开裂-氢致开裂
四、氢致开裂的机理——氢鼓泡（生成氢分子）
氢鼓泡机理示意图
➢ H2S是弱酸，在酸性溶 液中主要以分子形式存在；
➢ 在金属表面阴极反应生 成大量的氢原子；
➢ 氢原子渗入金属内部， 通过扩散达到缺陷处，析出 氢气产生高压；
➢ 非金属夹杂物（如Ⅱ型 MnS）为裂纹的主要形核位 置。
34
抑制氢鼓泡的措施
机械原因：材料受力变形时造成钝化 膜破坏。
17
2、溶解（裂纹扩展）
➢ 裂纹扩展的可能途径：预先存在活性通道和应变产生的 活性通道。 ➢ 活性通道理论（拉伸应力较小时）
大的应力作用在裂缝尖端应力集中，使表面膜破裂。 合金中预先存在一条对腐蚀敏感的通道，在特定介质条 件下成为活性阳极。 形成活性通道可能性有：合金成分结构差异；晶界或亚 晶界；局部应力集中及应变引起阳极晶界区；应变引起表面 膜局部破裂；塑性变形引起的阳极区等。
氢原子
d
氢分子
a
c b
表面铁原子
e
h
+
++
++ h’
f
渗碳体或
g
固溶体碳原子
g’
内部铁原子
钢的氢腐蚀机理模型示意图
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铁素体晶体结构和显微组织 含碳少
奥氏体晶体结构和显微组织 含碳多
抑制氢腐蚀的措施
➢ 温度：各种钢发生氢腐蚀的起始温度为200oC以上。 ➢ 氢分压：氢分压低时，发生表面脱碳难以鼓泡或开裂。 ➢ 介质气体：含氧或水蒸气时，降低氢进入钢中的速度； 含H2S时，孕育期变短。 ➢ 合金元素：碳含量增加，孕育期变短；加入形成碳化物 金属（Ti、Nb、Mo、W、Cr），减少甲烷生成；MnS为裂 纹源的引发处，应去除。 ➢ 热处理和冷加工。
应力腐蚀
1．应力腐蚀的机理：阳极溶解和氢致开裂机理阳极溶解机理应力腐蚀断裂必须首先发生选择性腐蚀，而金属的腐蚀又受图4所示的阳极极化曲线的影响。
以不锈钢为例，增加介质中Cl-含量，降低介质中O2含量及pH值，都会使图4a中阳极极化曲线从左向右移动，这四根曲线分别对应于蚀坑或裂纹区(图4b)的不同位置。
应力的主要作用在于使金属发生滑移或使裂纹扩展，这两种力学效应都可破坏钝化膜，从而使阳极过程得以恢复，促进局部腐蚀。
钝化膜破坏以后，可以再钝化。
若再钝化速度低于钝化膜破坏速度，则应力与腐蚀协同作用，便发生应力腐蚀断裂。
氢致开裂机理或称氢脆机理，是应力腐蚀断裂的第二种机理。
这种机理承认SCC必须首先有腐蚀，但是，纯粹的电化学溶解，在很多情况下,既不易说明SCC速度，也难于解释SCC的脆性断口形貌。
氢脆机理认为,蚀坑或裂纹内形成闭塞电池，局部平衡使裂纹根部或蚀坑底部具备低的pH值，这是满足阴极反应放氢的必要条件。
这种氢进入金属所引起的氢脆,是SCC的主要原因。
这种机理取决于氢能否进入金属以及金属是否有高度的氢脆敏感性。
高强度钢在水溶液中的SCC以及钛合金在海水中的SCC是氢脆引起的。
2．应力腐蚀开裂的断口形貌：穿晶断口开裂图3．氢鼓泡产生机理，文字图通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H 和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核.图5 氢鼓泡形核、长大示意图(a) 空位V和原子氢H聚集成为空位-原子氢集团; (b) 原子氢在空位团中复合成分子氢H2, 使其稳定, 鼓泡核形成; (c) 空位和氢不断进入鼓泡核使其长大; (d) 当鼓泡核内氢压产生的应力等于原子键合力时, 在鼓泡壁形成裂纹首先, 氢(H)进入金属和空位(V)复合, 使空位形成能大大降低, 从而大幅度升高空位浓度, 这些过饱和空位容易聚集成空位团. 当4个或以上的空位或空位-氢复合体(V-H)聚集成空位四面体或空位团时, 内部形成空腔, 如图5(a). 空位所带的氢在空腔中就会复合成H2, 形成氢压. 由于室温时H2不能分解成H, 故含H2的空位团在室温是稳定的, 它就是鼓泡核, 如图5(b). 随着H和空位不断进入鼓泡核, 就导致鼓泡在充氢过程中不断长大, 同时氢压不断升高, 如图5(c). 当鼓泡中的氢压在内壁上产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断裂, 裂纹沿鼓泡壁形核, 如图5(d). 随着氢的不断进入, 裂纹扩展, 直至鼓泡破裂4．氢进入金属材料的途径P1295．氢致脆断类型：可逆和不可逆，第一类和第二类6．第一类氢脆里的三种形式：氢腐蚀，氢鼓泡、白点，氢化物型氢脆7．第二类氢脆两种形式：应力诱发氢化物型氢脆，可逆氢脆8．氢脆的特征：氢蚀，白点宏观断口形貌9．氢的延迟断裂，氢致开裂过程10．氢致脆断的断口形貌特征P13111．减少氢脆倾向的途径：降低内氢的措施，降低环境氢的活性12．氢脆的特点(1)实验室中识别氢脆与应力腐蚀的一种办法是，当施加一小的阳极电流，如使开裂加速,则为应力腐蚀,而当施加一小阴极电流,使开裂加速者则为氢脆。
铝合金应力腐蚀裂纹内的电化学行为
维普资讯
第２ 期
任广军等 ：铝合金应力腐蚀裂纹内的电化学行为
ｉ１ １
图 １ 铡裂纹内外之闻电流的斌样
这种差别应该归于应力的作用． 应力腐蚀裂纹尖端主要依靠应力的作用改变尖端的金属 表 面状态 使 之活 化 ， 种活 化过 程不但 快 ， 这 而且 幅度 大 ， 在模拟 电池 和缝 隙腐 蚀 中则主 要依 靠 溶藏成分的变化 ， 如氧的浓度差 ，Ｉ值下降， ｐＩ － 氯离子浓度升高 使缝隙活化 ， 这种活化过程较慢 且幅度小． 因此 ， 应力在应力腐蚀裂纹内电化学体系中起着重要的作用． 应 力 腐 蚀 的膜 破 裂 理 论 认 为［： 】 在 ］ ２ 应 力 场 作 用 下 ， 纹 尖 端处 在 活化 与钝 裂
１２ 电流的测定 ． 测定裂纹尖端 区域与外 自由表面之 间电流随时间变化的试样如图 １在试样沟槽的两侧 ， 用环氧 树脂 各 粘上 一个 ５ｍｍ×１ 的 Ｌ ４铝 合金块 作为 自由表面 ， 样 其余 表 面均 用胶 ０ｍｍ Ｃ 试 带封严以便绝缘 ． 电流测量用 Ｆ ４ Ｃ 电偶腐蚀仪． 测 定 裂纹 尖端 区域 与裂纹 内部其它 各 样块 之 间电 流 随时 间变 化的试 样如 图 ２首 先用 环 ，
关
键 词 ：Ｃ 铝合金 ； Ｌ４ 应力腐蚀； 电化学行为
文献 标识 码 ： Ａ
中图分类号 ：ＧＩ ２９ Ｔ ７ ．
应力腐蚀破裂是金属构件在应力和腐蚀介质共同作用下引起的一种破坏形式， 应力腐蚀 属于 电化学腐蚀［． １ 关于应力腐蚀裂纹 内的 ｐ 】 Ｈ值和 电位分布以及裂纹内阴、 阳离子的分布情 况的报导较多［ ］ １． 但对裂纹尖端区域与 内部其它各样块之间， 裂纹尖端区域与试样外 自由表 面之间电流随时间的变化研究较少， 本文以铝合金为试样 ． 对其进行了研究 ， 并探讨了裂纹尖
3.6 应力腐蚀
3.6.2.5 应力敏感系数
• 慢应变速率法(SSRT)是测定材料的SCC敏感性的快速 试验法。评价合金应力腐蚀敏感性的参数可用应力腐 蚀敏感系数ε f来表示： ε f ＝ Efh/Efk (3-17) • Efh—介质中塑性应变率； Efk—空气中塑性应变率。 • ε f 值愈大，愈耐应力腐蚀。 •
SCC在一定的临界电位范围内产生
• 一般发生在钝化—活化过渡区或钝化—过钝化区。
3.6.2.2 应力腐蚀断裂特征
• 应力腐蚀断裂从宏观上属于脆性断裂。即使塑性很 高的材料也无颈缩、无杯锥状现象。 • 腐蚀介质作用，断口表面颜色呈黑色或灰黑色。 • SCC 方式有穿晶断裂、晶间型断裂、穿晶与晶间混 合型断裂。 • 晶间断裂呈冰糖块状;穿晶断裂具有河流花样等特征。 SCC断口微观特征较复杂，视具体合金与环境而定. • 微断口上往往可见腐蚀坑及二次裂纹。 • 断裂的途径与具体的材料-环境有关。裂纹走向与主 拉伸应力的方向垂直。 • 腐蚀裂缝的纵深比其宽度要大几个数量级。裂纹一 般呈树枝状
应力腐蚀发生的条件
2)特定的腐蚀介质。对于某种合金，能发生应力腐蚀断 裂与其所处的特定的腐蚀介质有关。 • 而且介质中能引起SCC物质浓度一般都很低． • 如N2O4中含有痕量的O2就可使Ti合金贮罐发生破型，
• 在核电站高温水介质中仅含质量分数为ppmCl-和O2时，
奥氏体不锈钢就可发生应力腐蚀开裂。 •
3.6.2 应力腐蚀发生的条件和特征
• 3.6.2.1 应力腐蚀发生的条件 • 发生应力腐蚀断裂需要具备三个基本条件： 1)敏感材料。合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。 • 一般认为纯金属不会发生应力腐蚀断裂。 • 据报导，纯度达 99.999 ％的钢在含氨介质中没有发生 腐蚀断裂，但含有W(P)＝0.004％或W(Sb)=0.01％时， 则发生了应力腐蚀开裂; • 纯铁中碳的质量分数为0.04％C时，在热硝酸盐溶液中 就容易产生硝脆等，说明合金比纯金属更易产生应力 腐蚀开裂。
应力腐蚀
阴极反应消耗电子，释放氢，除了对阳极过程所产生的电子起作用外，对 应力腐蚀裂纹的扩展并不产生直接影响
HE是由于合金在阴极区吸收了阴极反应产物氢原子，诱导氢脆而产 生开裂和扩展的； 阳极过程仅提供电子而对氢脆不产生影响
阳极过程的SCC可因阴极防护而停止， 阴极过程的HE可因阳极保护而不在进行
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二.应力腐蚀断裂 应力腐蚀－普遍而历史悠久的现象
古代波斯王国青铜少女头像上具有SCC现象
黄铜弹壳开裂、黄铜冷凝管SCC现象
蒸汽机车锅炉碱脆 铝合金在潮湿大气中的SCC；
问题引出
奥氏体不锈钢的SCC；
含S的油、气设备出现的SCC； 航空技术中出现的钛合金的SCC 腐蚀领域研究最多的课题－应力腐蚀开裂
入特制的慢应变速率试验机中，由于试验处于环境室中，可在慢拉伸过 程中同时研究其它因素如温度、电极电位和溶液 p H值等对应力腐蚀过 程的影响。
三.金属的氢脆和氢损伤
氢脆和应力腐蚀在产生原因和机理上的区别
SCC是由于裂尖的阳极溶解，其扩展途径既可以是合金内部已存在的活性 通道，也可是裂纹前沿因塑性变形而形成的活性区；
不锈钢的应力腐蚀
现象：NaCl及高温水中 机理：阳极溶解型 在应力的协同作用下，加速金属内活化区的溶解而导致断裂的机理
高强钢的应力腐蚀
现象：海水及硫化物中破裂 机理：环境氢脆 原因：氢渗入材料内部
二.应力腐蚀断裂
应力－力学因素
拉伸应力来源： 1. 残余应力－加工、冶炼、装配过程中产生的 2. 外应力及工作所承受的载荷
3. 体积效应所造成的不均匀应力
应力在特定破裂体系中起以下作用
应力引起塑性变形； 应力使腐蚀产生的裂纹向纵深扩展
应力使能量集中于局部
7075铝合金应力腐蚀敏感性的SSRT和电化学测试研究
7075铝合金应力腐蚀敏感性的S SRT 和电化学测试研究刘继华l !李荻2!朱国伟2!刘培英21.上海工程技术大学材料工程学院 上海2003362.北京航空航天大学材料科学与工程学院 北京100083 摘要"采用慢应变速率试验 SSRT 研究了7075铝合金的应力腐蚀行为 试验结果表明 外加阳极极化和阴极极化都能增加7075铝合金的应力腐蚀敏感性 即使在弱极化情况下也能显著增加合金的应力腐蚀敏感性 但是 外加极化对于不同热处理状态的7075铝合金 其应力腐蚀敏感性增加的程度不同 电极极化对T 6状态合金的SCC 敏感性的影响显著 而对RRA 和T 7351状态合金的影响较轻微 随着拉伸应力的增加 7075-RRA 铝合金的阳极极化曲线略向正移 滞后环面积扩大 但并不显著 关键词"应力腐蚀 慢应变速率拉伸 7075铝合金中图分类号"TG 172.9文献标识码"A 文章编号"1005-748X 2005 01-0006-04STRESS CORROS I ON SUSCEPT I B I L I TY OF 7075AL U I NU ALLOYSTUD I ED BY SSRT AND ELECTROC E I CAL TESTSLI U Ji-hua l2LI D i 2 ZHU GuO-wei 2 LI U Pei-y i n g 21.S chOOl Of ateri als En g i neeri n g Shan g hai Uni versit y Of En g i neeri n g S ci ence Shan g hai 2003362.S chOOl Of ateri als S ci ence and En g i neeri n g Bei i n g Uni versit y Of A er Onautics and A str Onautics Bei i n g 100083 Chi naAbstract The stress cOrr Osi On cracki n g SCC behavi Our Of 7075al u m i nu m all O y Was st udi ed usi n g sl O W strai nrate test SSRT techni C ue .The eX p eri m ental results shO W t hat t he SCC susce p ti bilit y Of 7075al u m i nu m all O y WOul d i ncrease i n anOdic Or cat hOdic p Ol arizati On even under a Weak p Olarizati On .O Wever t he eXtent Of i ncrease Was diff erent a mOn g t he all O y s W it h vari Ous heat treat m ent states .FOr eXa m p le p Ol arizati On had Weaker eff ect On SCC Of 7075-RRA and 7075-T 7351all O y s t han On SCC Of 7075-T 6all O y .W it h t he i ncrease Of stress t he p Olarizati On cur ve Of 7075-RRA all O y sli g htl y mOved t O p Ositi ve directi On and t he areas Of reverse circl e i ncreased .Ke y wOrds S tress cOrr Osi On S l O W strai n rate test 7075al u m i nu m all O yl 引言7075铝合金具有高强度和低密度 是航空航天器件的优良结构材料 任何结构材料都必须考虑其强度 韧性 特别是耐应力腐蚀特性 1～4应力腐蚀试验常用慢应变速率拉伸 SSRT 设备进行 SS -RT 技术是由R.N.Par ki ns 发展起来的 用作将材料-环境体系的SCC 敏感性进行快速分类的实验室工具 W -T.T sai 等 5在中性3.5 Na C l 溶液中进行SSRT 试验结果表明短横取向7050-T7451合收稿日期"2004-03-25 修订日期"2004-06-24基金项目"国家重点基础研究发展规划项目 G 1999064909-3金的SCC 敏感性最大 R.B raun 6的SSRT 试验结果表明 在人工海水中 7050-T 651合金在应变速率小于10-6 s 时SCC 最敏感 S. aitra 7认为SSRT 技术能作为铝合金更准确的SCC 测试方法由于在应力腐蚀过程中 总是存在或大或小的应力和电化学反应 研究力学与电化学之间的交互作用及其对应力腐蚀的影响对深入研究应力腐蚀机理是十分必要的本文通过测试不同热处理状态7075铝合金在不同恒电位极化条件下的应力腐蚀行为以及不同应力条件下的极化曲线 研究了7075铝合金应力腐蚀过程中的力学与电化学作用的相互影响 初步探讨了该合金的应力腐蚀机制6 第26卷第1期2005年1月腐蚀与防护CORROS I ON PROTECT I ONVOl .26NO .1Januar y 20052材料及试验2.l材料及热处理试验用材料为76mm厚的7075铝合金板材9化学组分()25.85Zn92.57g91.50Cu90 16Fe9 0 06S i90.05n90.21C r90.02T i9其余为A l O7075铝合金的供货热处理状态为T7351O峰时效T6热处理2先将7075-T7351在465固溶30m i n9用冷水淬火9然后在120时效24h9再空冷O回归再时效(RRA)热处理2将7075-T6在203回归10m i n9然后在120时效24h9空冷O 2.2慢应变速率拉伸试验用工作段标距长20mm\直径4mm的圆矩形试样进行SSRT测试O试样取样方向为短横(S-T)向O试样用1200＃砂纸打磨9然后用丙酮清洗9再用蒸馏水清洗并吹干9用氯丁橡胶封闭非工作段表面O 安装好试样后施加约150N的预加载荷以消除减速齿轮\夹具等的间隙O用记录仪记录整个应力腐蚀拉伸断裂过程O拉伸应变速率为9.68 10-7/s O 试验所用的介质环境为干燥空气和3.5Na C l溶液O测试时9试液温度为351O3结果与讨论3.l极化电位对应力腐蚀行为的影响本文选取了自腐蚀电位和五个有代表性的阴极极化电位与阳极极化电位9即-1200mV\ -800mV\-765mV\-735mV\-720mV9分别在这些恒极化电位条件下进行应力腐蚀研究O在自腐蚀电位和恒极化电位-1200mV\ -800mV\-765mV\-735mV\-720mV条件下对7075-T6\7075-T7351和7075-RRA三种热处理状态合金进行慢应变速率拉伸9其拉伸曲线分别见图1\图2和图3O从图1～3可以看出9在3.5 Na C l溶液中9三种热处理状态的7075铝合金9其自腐蚀电位下的应力腐蚀敏感性明显低于恒电位极化时的应力腐蚀敏感性O这可能是由于在阴极极化(-1200mV9 -800mV)时9拉伸试样上发生阴极析氢反应9析出的氢会通过扩散进入合金内9可能产生氢效应而增加SCC敏感性9当极化电位向阳极方向移动时9拉伸试样上发生阳极溶解反应并逐渐强化9从而加速了腐蚀裂纹的扩展9促进铝合金断裂O因而试验结果表现出阴\阳极极化都能加速应力腐蚀9只是对于不同热处理状态的7075铝合金9应力腐蚀的加速程图17075-T6铝合金在3.5 Na C l溶液中9不同恒极化电位下的SSRT拉伸曲线a.干燥空气中b.自腐蚀电位下c.-1200mVd.-800mVe.-765mVf.-735mVg.-720mV图27075-T7351铝合金在3.5 Na C l溶液中9不同恒极化电位下的SSRT拉伸曲线(图例同图1)图37075-RRA铝合金在3.5 Na C l溶液中9不同恒极化电位下的SSRT拉伸曲线(图例同图1)度存在差异O另外9图中曲线e的极化电位与自腐蚀电位接近9处于很微弱的极化范围9且对不同试样9在不同的腐蚀时间可能是阳极极化也可能是阴极极化9所以该试验结果表明9即使微小的极化作用(即微小的外电场或外电流)都会不同程度地增加SCC敏感性及促进SCC断裂O也就是说9外加极化不论是促进了阳极溶解还是促进了阴极析氢反应及其导致的氢效应9都有可能促进应力腐蚀9从而增加了应力腐蚀敏感性O可见9试图通过阴极极化或阳极极化使7075铝合金免遭应力腐蚀的方法是不可行的9至少在-1200mV到-720mV的极化电位范*7*围内不适用O7075-T 6\RRA 和T 7351三种热处理状态合金9在上述恒极化电位以及自腐蚀电位条件下的应力腐蚀指数见图4O 图4中曲线a \b \c 分别为T 6\RRA 和T 7351三种热处理状态7075铝合金SSRT 拉伸时的应力腐蚀指数ISSRT与自腐蚀电位波动范围之间的关系曲线9其余曲线则是应力腐蚀指数ISSRT与极化电位之间的关系曲线O图47075铝合金在自腐蚀电位和不同恒极化电位下的应力腐蚀指数(其中a 为T 6状态合金在波动自腐蚀电位范围的应力腐蚀指数9b 为RRA 状态的9c 为T 7351状态的)从图4可以更清楚地看出9无论哪一种热处理状态的7075铝合金9在3.5 Na C l 溶液中的极化电位条件下进行SSRT 拉伸所得到的应力腐蚀指数I SSRT 均明显高于自腐蚀电位条件下SSRT 拉伸所得到的应力腐蚀指数I SSRT O不论对于哪一种热处理状态的7075铝合金9阴极极化所导致的应力腐蚀指数ISSRT增加幅度总体上均小于阳极极化对应力腐蚀的增加幅度9在阴极极化区域9随着阴极极化的增强97075-T 6铝合金的应力腐蚀指数ISSRT值缓慢降低并趋近于自腐蚀电位下的应力腐蚀指数ISSRT值9而另外两种热处理状态铝合金的应力腐蚀指数ISSRT值几乎没有变化9在阳极极化区域9应力腐蚀指数ISSRT值随着阳极极化电位的正移而增大9但当极化电位正于-735mV 时97075-T 6和7075-T 7351两种状态铝合金都出现应力腐蚀指数I SSRT 值降低的现象9由于没有进行更正极化电位条件下的应力腐蚀试验9因此9尚不能肯定在更正的极化电位条件下9合金的应力腐蚀指数ISSRT值是否会继续下降或出现波动现象O上述结果表明9阴极极化对7075铝合金应力腐蚀指数ISSRT值的影响比较简单9可能是因为此时只有氢效应成为应力腐蚀敏感性的主要影响因素9其影响的显著程度则主要取决于合金微观结构对氢效应的敏感程度8～10O 当阳极极化时9合金的应力腐蚀敏感性同时受金属的阳极溶解和氢效应的影响9但以阳极溶解为主O 应力腐蚀过程中阳极溶解的影响比较复杂9在应力腐蚀裂纹内9裂尖(或蚀孔底部)形状和阳极溶解这两个因素既可能促进应力腐蚀裂纹的扩展9又可能因较强的阳极腐蚀溶解而使裂尖拓宽9平滑的裂尖难以形成应力集中9因此减缓甚至抑制裂纹扩展9所以9合金的应力腐蚀指数I SSRT值并不随阳极极化电位的正移而单调地增加O从上述分析可知9与自腐蚀条件相比9外加极化都将提高7075铝合金的应力腐蚀敏感性9即使在弱极化情况下也能显著提高合金的应力腐蚀敏感性9因此9采用外加极化的方法保护合金免遭应力腐蚀是危险的9研制新型缓蚀剂或先进的表面处理方法将是避免铝合金应力腐蚀的合理途径O 对于不同热处理状态7075铝合金9外加极化电位对应力腐蚀敏感性的影响程度不同是因为合金本身的微观结构存在差异O3.2应力对极化曲线的影响以7075-RRA 铝合金作为研究对象9试验用试样为圆棒形9工作段标距20mm 9直径4mm O 腐蚀介质为3.5 的Na C l 溶液9测试时介质温度35 O用动电位扫描法测试铝合金试样加载到一定应力时的极化曲线O 扫描速度为10mV m i n O 回扫电流密度为100卜A c m 2O采用手动快速加载97075-RRA 铝合金在无应力\93 Pa 拉伸应力和233 Pa 拉伸应力状态下的动电位扫描阳极极化曲线见图5O 尽管曲线的变化不太显著9但可以观察到9随着拉伸应力的增加(从曲线a 到c )97075-RRA 的阳极极化曲线有正向偏移的趋势9且其钝化膜的破裂电位略有提高O图57075-RRA 铝合金在3.5 Na C l 溶液中不同拉伸应力时的动电位扫描极化曲线(a 为无应力条件下9b 为93 Pa 拉伸应力9c 为233 Pa 拉伸应力)从图5还可观察到9拉伸应力增加时9滞后环的面积趋于增大9表明点蚀扩展程度增大9有利于应力.8.腐蚀裂纹的扩展由此可见拉应力的增加会使7075铝合金的破裂电位和滞后环面积增大点蚀萌生敏感性减小而蚀点是腐蚀电化学作用导致的裂纹源因此这可能对SCC裂纹萌生有抑制作用较大的滞后环面积说明一旦发生蚀孔就易于扩展即有利于裂纹扩展而且蚀孔闭塞区内p值下降会增加氢的析出也有利于裂纹的扩展11～14对于7075-RRA铝合金拉伸应力对极化动力学曲线的影响是显而易见的可以把这种影响称为力学-电化学作用力学-电化学腐蚀的作用在铝合金表面上缺陷及裂纹等各种应力集中的区域会得到加强将引起腐蚀的不均匀性并强化局部腐蚀其主要特征是腐蚀过程主要集中在应力腐蚀裂纹尖端提高腐蚀裂纹扩展速度从上述试验结果的分析可以得出如下规律外加应力使7075-RRA铝合金的阳极极化曲线略微正移并使其滞后环面积略有增大表明外加应力对7075-RRA铝合金的电化学腐蚀过程有一定影响但这种影响并不显著这种拉伸应力对极化曲线的影响是一种力学-电化学效应虽然很弱但有可能在铝合金的缺陷及裂纹等应力集中区域会得到加强并强化应力腐蚀裂纹尖端的局部腐蚀从而提高腐蚀裂纹扩展速度4结论1外加阳极极化和阴极极化都将增加7075铝合金的应力腐蚀敏感性即使在弱极化情况下也能显著增加合金的应力腐蚀敏感性因此采用外加极化的方法保护合金免遭应力腐蚀是危险的2外加极化对于不同热处理状态7075铝合金应力腐蚀的影响规律基本相同即极化电位正向移动时应力腐蚀敏感性增加但是不同热处理状态的7075铝合金其应力腐蚀敏感性增加的程度不同电极极化对T6状态合金的SCC敏感性的影响显著而对RRA和T7351状态合金的影响较轻微3随着拉伸应力的增加7075-RRA铝合金的阳极极化曲线略向正移滞后环面积扩大但并不显著参考文献!1F leck P Caller Os D adsen et al.Retr O g ressi On and rea g i n g Of7075T6al u m i nu m all O y A.ater S ciFOr u m C.SW izerl and2000T rans T ech Publica-ti Ons2000.649～654.2T sai T C Chan g J C Chuan g T .S tress cOrr 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LI Zhou.JIA Yu-zhen热处理对2519铝合金应力腐蚀开裂敏感性的影响[期刊论文]-中国有色金属学报2006,16(10)7.郑强.陈康华.黄兰萍.刘红卫.胡化文.ZHENG Qiang.CHEN Kang-hua.HUANG Lan-ping.LIU Hong-wei.HU Hua-wen Al-Zn-Mg系铝合金应力腐蚀性能[期刊论文]-粉末冶金材料科学与工程2004,9(2)8.林启权.彭大暑.陈险峰.Lin Qiquan.Peng Dashu.Chen Xianfeng时效工艺对2519铝合金热轧板材抗应力腐蚀敏感性的影响[期刊论文]-特种铸造及有色合金2005,25(11)9.刘继华.李获.郭宝兰.张佩芬.LIU Ji-hua.LI Di.GUO Bao-lan.ZHANG Pei-fen LC4高强铝合金的慢应变速率拉伸试验[期刊论文]-材料科学与工艺2001,9(1)10.冷文兵.袁鸽成.倪学明.路浩东.Leng Wen-bing.Yuan Ge-cheng.Ni Xue-ming.Lu Hao-dong5083铝合金在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀行为[期刊论文]-广东工业大学学报2009,26(1)1.张洋洋.刘静.张鹏.梁益龙7075铝合金阳极氧化膜腐蚀性能研究[期刊论文]-现代机械 2012(5)2.闫永贵.马力.曾红杰.张海兵7A52铝合金的应力腐蚀性能研究[期刊论文]-腐蚀科学与防护技术 2009(2)3.陈小明.宋仁国.张宇.何源.赵坚.李杰超长时效对7075合金性能的影响[期刊论文]-航空材料学报 2009(6)4.杜爱华.龙晋明.裴和中高强铝合金应力腐蚀研究进展[期刊论文]-中国腐蚀与防护学报 2008(4)5.许俊华.王贵会.喻利花.李浩.张豪.范曦时效制度对喷射成形7055铝合金抗应力腐蚀性能的影响[期刊论文]-粉末冶金材料科学与工程 2012(5)6.陈小明.宋仁国.陈小波7A09合金低应力腐蚀敏感性机理[期刊论文]-宇航材料工艺 2009(4)7.陈小明.宋仁国.唐普洪7xxx系铝合金时效处理研究的新进展[期刊论文]-金属热处理 2009(12)本文链接：/Periodical_fsyfh200501002.aspx。
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学实验报告 Final revision by standardization team on December 10, 2020.腐蚀电化学分析杨聪仁教授编撰一、实验目的以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。
二、实验原理2-1 腐蚀形态腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。
大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。
我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。
有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。
这些类型包括：均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀孔蚀腐蚀涡穴损伤间隙腐蚀移擦腐蚀粒间腐蚀选择性腐蚀均匀或一般侵蚀腐蚀均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。
就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。
然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。
化学或两金属腐蚀由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。
两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。
阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。
所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。
此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。
但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。
孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。
另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。
也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。
蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。
金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。
腐蚀类型及其试验方法
酸性环境的定义权威的酸性环境定义来自美国腐蚀工程师协会标准NACE MR0175“油田设备抗硫化物应力开裂金属材料要求标准”。
我国原石油部标准SYJ 12—85“天然气地面设施抗硫化物应力开裂金属材料要求”中，也沿用了NACE MR0175对酸性环境的定义。
一般来说，在含有水和硫化氢的天然气中，当气体中的硫化氢分压等于或大于0．000 35 MPa，称为天然气系统的酸性环境。
该酸性环境的定义是针对金属材料发生硫化物应力开裂（SSC）这种腐蚀形态来划分的。
在酸性环境的成分中，主要强调的是水、系统总压及H2S分压，而在这种溶液中，同时存在氢致开裂（HIC），电化学腐蚀（均匀腐蚀和局部腐蚀）等形态腐蚀的可能性。
应在压力容器设计中予以注意。
但在上述的酸性环境定义中，并未考虑到其他环境条件对SSC的作用，如pH值。
在欧洲联盟16号腐蚀公报“油气生产含H2S环境中碳钢和低合金钢材料要求指南”中，将pH值作为酸性环境划分的一个重要参数，见图1。
这已得到各国腐蚀界的重视和认同。
图1新的酸性环境划分图1．非酸性环境；2．过渡区；3．酸性环境酸性环境中的主要腐蚀类型及实例酸性环境中的腐蚀主要分为以下三类：1)硫化物应力开裂（SSC）。
金属材料在拉应力或残余应力和酸性环境腐蚀的联合作用下，易发生低应力且无任何预兆的突发性断裂，称作硫化物应力开裂（SSC），这是酸性环境（又称为湿硫化氢环境）中破坏性和危害性最大的一种腐蚀。
2)氢致开裂（HIC）。
酸性环境中的钢材常因腐蚀产生原子态氢, 由于H2S介质的存在，阻滞了氢原子结合生成H2分子，促进了原子氢向钢材中的扩散，在夹杂物或其他微观组织结构的不连续区域聚集成氢分子，并产生很高的压力，形成HIC（又称为阶梯形裂纹SWC）。
HIC常见于延性较好的低、中强度的管线用钢和容器用钢。
其特点：一是它可以在甚至没有拉伸应力附加的情况下发生（而SSC在一定的应力水平下才发生），也不是象SSC那样具有突发性；二是HIC表现为阶梯裂纹。
应力腐蚀试验标准和应力腐蚀试验机
应力腐蚀试验标准和应力腐蚀试验机在日常生活中，腐蚀现象随处可见，因为腐蚀而造成的材料失效比比皆是。
现在，研究材料在腐蚀介质环境（或称作氛围）中材料对介质的敏感性以及在腐蚀介质中裂纹扩展速率显得尤为重要，作为材料研究者或者材料应用者，应对材料的这种耐腐蚀特性需要仔细研究，以确保材料的合理使用，最优使用。
掌握材料的应力腐蚀试验方法、试验标准也非常重要。
通常，材料的耐腐蚀特性主要通过以下几种试验确定：1. 慢应变速率应力腐蚀试验，通常也叫做慢拉伸试验；2. 材料应力腐蚀疲劳试验；3. 材料腐蚀试验；这三种试验通常采用慢应变速率应力腐蚀试验机，腐蚀疲劳试验机，腐蚀环境试验箱三种设备完成。
需要提醒用户的是：慢应变速率应力腐蚀试验机可以和应力腐蚀疲劳试验机集成在一套设备上完成，而不必搞成两套设备完成。
作为材料研究单位，因为一种材料往往面临在很多介质条件下工作的可能性，所以，介质环境的准备、不同的介质、不同的温度对试验容器将会提出不同的要求，包括安装位置，所以用户在采购这类设备的时候一定要对这些条件明晰，以采购到合适的设备。
百若仪器为用户提供的采用集中加载单元的FCC-50型多功能裂纹扩展速率试验机，即可完成慢拉伸试验、应力腐蚀疲劳试验。
希望以下的标准对用户的应力腐蚀试验起到一定的帮助作用。
GB/T 13671-1992 不锈钢缝隙腐蚀电化学试验方法GB/T 15748-1995 船用金属材料电偶腐蚀试验方法GB/T 10119-1988 黄铜耐脱锌腐蚀性能的测定GB/T 10123-2001 金属和合金的腐蚀 基本术语和定义GB/T 10126-2002 铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法GB/T 10127-2002 不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀试验方法GB/T 15970.2-2000 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第2部分：弯梁试样的制备和应用GB/T 15970.4-2000 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第4部分：单轴加载拉伸试样的制备和应用GB/T 15970.5-1998 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第5部分:C型环试样的制备和应用GB/T 15970.6-1998 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第6部分:预裂纹试样的制备和应用GB/T 15970.7-2000 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第7部分：慢应变速率试验GB/T 16482-1996 荧光级氧化钇铕GB/T 16545-1996 金属和合金的腐蚀 腐蚀试样上腐蚀产物的清除GB/T 17897-1999 不锈钢三氯化铁点腐蚀试验方法GB/T 17898-1999 不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法GB/T 17899-1999 不锈钢点蚀电位测量方法GB/T 18590-2001 金属和合金的腐蚀 点蚀评定方法GB/T 19291-2003 金属和合金的腐蚀 腐蚀试验一般原则GB/T 19292.1-2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 分类GB/T 19292.2-2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 腐蚀等级的指导值 GB/T 19292.3-2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 污染物的测量GB/T 19292.4-2003 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 用于评估腐蚀性的标准试样的腐蚀速率的测定GB/T 2526-1996 氧化钆GB 5776-1986 金属材料在表面海水中常规暴露腐蚀试验方法 GB/T 19747-2005 金属和合金的腐蚀 双金属室外暴露腐蚀试验 GB/T 19746-2005 金属和合金的腐蚀 盐溶液周浸试验GB/T 15970.8-2005 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第8部分 焊接试样的制备和应用GB/T 5776-2005 金属和合金的腐蚀 金属和合金在表层海水中暴露和评定的导则GB/T 13448-2006 彩色涂层钢板及钢带试验方法GB/T 20121-2006 金属和合金的腐蚀 人造气氛的腐蚀试验 间歇盐雾下的室外加速试验(疮痂试验)GB/T 20122-2006 金属和合金的腐蚀 滴落蒸发试验的应力腐蚀开裂评价GB/T 20120.1-2006 金属和合金的腐蚀 腐蚀疲劳试验 第1部分：循环失效试验GB/T 8650-2006 管线钢和压力容器钢抗氢致开裂评定方法GB/T 20120.2-2006 金属和合金的腐蚀 腐蚀疲劳试验 第2部分：预裂纹试样裂纹扩展试验GB/T 4157-2006 金属在硫化氢环境中抗特殊形式环境开裂实验室试验 JB/T 7901-1999 金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法GB/T 19745-2005 人造低浓度污染气氛中的腐蚀试验GB/T 10126-1988 铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法GB/T 10127-1988 不锈钢三氯化铁缝隙腐蚀试验方法GB/T 8152.11-2006 铅精矿化学分析方法 汞量的测定 原子荧光光谱法GB/T 8152.12-2006 铅精矿化学分析方法 镉量的测定 火焰原子吸收光谱法GB/T 8152.4-2006 铅精矿化学分析方法 锌量的测定 EDTA滴定法GB/T 8152.7-2006 铅精矿化学分析方法 铜量的测定 火焰原子吸收光谱法GB/T 8152.9-2006 铅精矿化学分析方法 氧化镁的测定 火焰原子吸收光谱法YB/T 5344-2006 铁-铬-镍合金在高温水中应力腐蚀试验方法 YB/T 5362-2006 不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验方法GB/T 15970.6-2007 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第6部分：恒载荷或恒位移下的预裂纹试样的制备和应用GB/T 15970.9-2007 金属和合金的腐蚀 应力腐蚀试验 第9部分：渐增式载荷或渐增式位移下的预裂纹试样的制备和应用GB/T 20852-2007 金属和合金的腐蚀 大气腐蚀防护方法的选择导则GB/T 20853-2007 金属和合金的腐蚀 人造大气中的腐蚀 暴露于间歇喷洒盐溶液和潮湿循环受控条件下的加速腐蚀试验GB/T 20854-2007 金属和合金的腐蚀 循环暴露在盐雾、“干”和“湿”条件下的加速试验SL 105-2007 水工金属结构防腐蚀规范(附条文说明)关键词：应力腐蚀试验标准,金属合金的应力腐蚀试验,腐蚀疲劳试验研究不同材料的应力腐蚀试验标准，可以帮助材料研究者更好的开发新的材料，应对材料更多的使用环境。
点蚀腐蚀机理
点蚀的理论模型M M e +→+22244O H O e OH -++→点蚀研究方法：1) 电化学方法2) 氯化铁试验法：试验溶液为10%FeCl ·6H2O 溶液，其中稍许加入1/20NHCl 溶液以进行酸化，根据试样的孔蚀数量、大小、深度或是重量的改变来评定。
2 应力腐蚀测试方法1) 四点弯曲法：δ=12Ety/（3L 2-4A 2）L ：外侧支点间的距离；A ：内外支点间的距离。
2) C 形环法Δ=d 0-d 外径=δπD 2/4EtZ ；3) WOL 试样3/2(3.46 2.38)I Pa H K BH a=+ Δ应力加载前后的外径变化，δ应力值，t 厚度，D 平均直径，Z 修正项，E 弹性系数。
环境脆化机理主要包括活性通道腐蚀机理（APC ）和氢脆开裂（HE ）。
不足处是没有与裂纹内溶液化学性质的研究结合起来。
不锈钢的开裂主要理论有：1) 吸附理论B 原子吸附于裂纹尖端，造成A-A0之间的结合力下降和破坏。
这个理论能很好的解释SCC 对环境物质的依赖关系以及很好的解释缓蚀剂的作用。
2) 电化学理论应力腐蚀开裂是一种因金属表面阳极溶解而产生的现象，应力有加速阳极溶解的作用。
3) 膜破裂理论应力作用导致膜破裂形成新鲜表面，促进阳极溶解。
4) 隧道腐蚀理论腐蚀从(111)面上生成的蚀孔底部和缝隙部分开始发展，与此同时，在应力的作用下产生塑性破裂，左右隧道相互连接，在应力作用下产生塑性破裂，左右隧道相互连接，最后造成断裂。
5) 腐蚀产物楔入理论裂纹内产生的腐蚀产物的楔入作用造成裂纹的扩展。
6) 氢脆理论奥氏体主要是阳极溶解，但是马氏体容易形成氢脆。
在裂纹尖端有与阳极反应相应的阴极反应，所生成的氢进入钢中。
应力腐蚀
应力腐蚀（一）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。
应力腐蚀断裂并不是金属在应力作用下的机械性破坏与在化学介质作用下的腐蚀性破坏的迭加所造成的，而是在应力和化学介质的联合作用下，按持有机理产生的断裂。
其断裂抗力比单个因素分别作用后再迭加起来的要低很多。
由拉伸应力和腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆性断裂称为应力腐蚀（常用英文的三个字头SCC表示）。
不论是韧性材料还是脆性材料都可能产生应力腐蚀断裂。
应力腐蚀断裂一般都是在特定的条件下产生的：1．只有在拉伸应力作用下才能引起应力腐蚀开裂(近来有研究说压应力下也可能产生)。
这种拉应力可以是外加载荷造成的应力；也可以是各种残余应力，如焊接残余应力，热处理残余应力和装配应力等。
一般情况下，产生应力腐蚀时的拉应力都很低，如果没有腐蚀介质的联合作用，机件可以在该应力下长期工作而不产生断裂。
2．产生应力腐蚀的环境总是存在特定腐蚀介质，这种腐蚀介质一般都很弱，如果没有拉应力的同时作用，材料在这种介质中腐蚀速度很慢。
产生应力腐蚀的介质一般都是特定的，也就是说，每种材料只对某些介质敏感，而这种介质对其它材料可能没有明显作用，如黄铜在氨气氛中，不锈钢在具有氯离子的腐蚀介质中容易发生应力腐蚀，但反应过来不锈钢对氨气，黄铜对氯离子就不敏感。
3．一般只有合金才产生应力腐蚀,纯金属不会产生这种现象.合金也只有在拉伸应力与特定腐蚀介质联合作用下才会产生应力腐蚀断裂。
常见合金的应力腐蚀介质：碳钢：荷性钠溶液，氯溶液，硝酸盐水溶液，H2S水溶液，海水，海洋大气与工业大气奥氏体不锈钢：氯化物水溶液，海水，海洋大气，高温水，潮湿空气（湿度90%），热NaCl，H2S水溶液，严重污染的工业大气（所以不锈钢水压试验时氯离子的含量有很严格的要求）。
马氏体不锈钢：氯化的，海水，工业大气，酸性硫化物航空用高强度钢：海洋大气，氯化物，硫酸，硝酸，磷酸铜合金：水蒸汽，湿H2S，氨溶液铝合金：湿空气，NaCl水溶液，海水，工业大气，海洋大气（二）应力腐蚀断口特征与疲劳相似，应力腐蚀断裂也是通过裂纹形成和扩展这两个过程来进行的，一般认为裂纹形成约占全部时间的90%左右，而裂纹扩展仅占10%左右。
应力腐蚀的机理
应力腐蚀的机理一、引言应力腐蚀是金属材料在受到应力和特定环境条件下发生的一种腐蚀现象，它是金属材料的一种重要破坏形式。
应力腐蚀不仅会造成金属材料的损失，还会对工业设备和结构的安全性和可靠性产生影响，因此对应力腐蚀机理的研究具有重要意义。
二、应力腐蚀机理1. 应力集中作用在金属表面存在裂纹、划痕等缺陷时，当外加应力作用于这些缺陷处时，就会使得这些缺陷处的应力远高于周围区域。
由于金属材料在受到高应力作用下容易发生塑性变形和微观结构改变，因此这些缺陷处就成为了金属材料发生应力腐蚀的起始点。
2. 电化学反应在特定环境条件下，例如含有氯离子、硫酸根离子等强氧化剂的介质中，金属表面会发生电化学反应。
当外加应力作用于这些介质中的金属材料时，由于应力会加速电化学反应的发生，因此就会导致金属材料的快速腐蚀。
3. 氢脆在一些强还原性介质中，例如含有氢离子的酸性介质中，金属表面会发生氢吸附和氢解反应，产生大量氢离子。
这些氢离子在金属内部聚集形成氢原子，并且由于金属晶格的结构与氢原子的大小不匹配，就会导致金属晶格的变形和破坏。
这种现象被称为氢脆。
三、影响因素1. 应力水平应力水平是影响应力腐蚀程度的主要因素之一。
当外加应力达到一定水平时，就会使得金属材料容易发生塑性变形和微观结构改变，从而促进了应力腐蚀的发生。
2. 环境条件环境条件也是影响应力腐蚀程度的重要因素之一。
不同介质中含有不同种类和浓度的化学物质，在不同温度下对金属材料产生不同程度的影响。
例如，含有氯离子和硫酸根离子的介质中容易发生应力腐蚀，而在缺乏氧气的环境下则不容易发生应力腐蚀。
3. 材料性能材料的化学成分、晶体结构、组织状态以及表面形貌等都会对应力腐蚀产生影响。
例如，具有高强度和低延展性的材料容易发生应力腐蚀，而具有良好抗氢能力的材料则不容易发生应力腐蚀。
四、防治措施1. 选择合适材料在设计工业设备和结构时，应该根据实际情况选择合适的金属材料。
例如，在含有氯离子和硫酸根离子等强氧化剂的介质中使用具有良好耐蚀性能的不锈钢或镍基合金等材料可以有效地防止应力腐蚀的发生。
应力腐蚀和晶间腐蚀的区别
应力腐蚀和晶间腐蚀的区别在不锈钢的问题上经常提到应力腐蚀和晶间腐蚀，他们的腐蚀到底有什么不同呢？如何区分呢？1、晶间腐蚀晶粒间界是结晶方向不同的晶粒间紊乱错合的界域，因而，它们是金属中各溶质元素偏析或金属化合物沉淀析出的有利区域。
在某些腐蚀介质中，晶粒间可能先行被腐蚀。
这种沿着材料晶粒间界先行发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的局部破坏现象，称为晶间腐蚀。
特点是金属的外形尺寸几乎不变，大多数仍保持金属光泽，但金属的强度和延性下降，冷弯后表面出现裂缝，失去金属声，作断面金相检查时，可发现晶界或毗邻区域发生局部腐蚀，甚至晶粒脱落，腐蚀沿晶界发展推进较为均匀。
2、应力腐蚀金属材料在应力（拉应力）和腐蚀介质的联合作用下，经过一定时间后出现低于材料强度极限的脆性开裂现象，致使金属材料失效，这种现象称为应力腐蚀开裂。
特点是出现腐蚀裂缝甚至断裂，裂缝的起源点往往在点腐蚀小孔或腐蚀小坑的底部；裂缝扩展有沿晶间、穿晶粒和混合型三种，主裂缝通常垂直于应力方向，多半有分枝；裂缝端部尖锐，裂缝内壁及金属外表面的腐蚀程度通常很轻微，裂缝端部的扩张速度很快，断口具有脆性断裂的特征。
首先，试验方法不同，晶间腐蚀试验采用硫酸和硫酸铜，加热温度650℃左右；应力腐蚀试验采用沸腾氯化镁，加热到1025℃。
其次，试验目的不同，晶间腐蚀试验是考核沿晶界的局部腐蚀情况；应力腐蚀试验是考核表面裂纹所显示的应力承受水平。
其相同之处是，都是针对不锈钢的检验，都是当对检验结构有疑问时，采用金相检验予以确认。
晶间腐蚀：金属晶界区域的溶解速度远大于晶粒本体的溶解速度时，就会产生晶间腐蚀，产生原因主要是金属晶界区的物质同晶粒本体的电化学性质有差异（外在要具有适当的介质在该介质条件下足以显示出晶界物质同晶粒本体之间的电化学性质差异，而这种差异引起不等速溶解）。
当固溶处理后的奥氏体不锈在500~850温度范围内加热时过饱和的碳就要全部或部分地从奥氏体中析出，形成铬地碳化物，分布在晶界上，析出的碳化铬的含铬量比奥氏体基体的含铬量高得多，含铬量这样高的碳化晶界析出必然使碳化物附近的晶界区贫铬，形成贫铬区，贫铬区的电解密度比晶粒本体溶解电解密度大很多，从而使贫铬区优先溶解，产生晶间腐蚀。
慢拉伸应力腐蚀试验测试标准
慢拉伸应力腐蚀试验测试标准慢拉伸应力腐蚀试验（Slow Strain Rate Testing，简称SSRT）是一种常用的材料力学性能测试方法，主要用于评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
本文将介绍慢拉伸应力腐蚀试验的测试标准。
一、试验目的慢拉伸应力腐蚀试验的主要目的是评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能，包括抗氢脆性、抗应力腐蚀开裂性等方面。
二、试验原理慢拉伸应力腐蚀试验通过施加一定的应变速率和应力水平，使试样在应力腐蚀介质中进行慢速拉伸，以模拟材料在实际使用条件下的受力状态。
通过观察试样的断口形貌、测量其断裂应变等参数，可以评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
三、试验装置慢拉伸应力腐蚀试验通常采用电化学工作站进行测试。
电化学工作站包括电化学池、拉伸装置、电化学测量系统等组成部分。
其中，电化学池用于容纳试样和腐蚀介质，拉伸装置用于施加拉伸载荷，电化学测量系统用于监测试样的电化学行为。
四、试样制备慢拉伸应力腐蚀试验的试样通常为平行四边形形状，尺寸一般为长25mm、宽5mm、厚0.5mm。
试样表面应进行必要的打磨和清洗处理，以确保试样表面的光洁度和无杂质。
五、试验步骤1. 将试样放入电化学池中，并加入适量的腐蚀介质。
2. 设定拉伸速率和应力水平，并开始拉伸测试。
3. 实时监测试样的电化学行为，包括电位、电流等参数。
4. 在达到一定的拉伸应变后停止测试。
5. 取出试样，观察其断口形貌，并进行断裂应变测量。
六、试验结果分析通过观察试样的断口形貌和测量其断裂应变等参数，可以评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
常见的分析方法包括断口分析、断裂应变分析等。
七、注意事项1. 选择合适的腐蚀介质和拉伸速率，以模拟实际使用条件。
2. 保持试样表面的光洁度和无杂质，以减小外界因素对测试结果的影响。
3. 注意安全操作，避免发生意外事故。
八、总结慢拉伸应力腐蚀试验是一种常用的材料力学性能测试方法，可以评估材料在应力腐蚀环境中的抗腐蚀性能。
铝合金的应力腐蚀
铝合金的应力腐蚀
铝合金在一定的应力条件下，可能发生应力腐蚀现象，即在应力的作用下，合金的表面可能发生腐蚀。
应力腐蚀是由应力、腐蚀介质和材料的特性共同作用引起的。
铝是一种具有良好耐腐蚀性能的金属，但铝合金中的其他合金元素（如铜、锌等）可能会导致其发生应力腐蚀。
应力腐蚀可以通过以下三种机制之一发生：
1. 子晶腐蚀：在高应力下，腐蚀介质中的活性粒子容易穿过合金的氧化层，进入到晶界处造成腐蚀。
这种腐蚀在晶界形成腐蚀空洞，对材料的强度和延展性都有不良影响。
2. 疏气孔腐蚀：应力和腐蚀介质共同作用下，在铝合金表面形成疏气孔。
这些疏气孔会导致合金在应力下发生局部腐蚀，加速材料的破坏。
3. 耦合腐蚀：不同的金属或合金组成的电位差会引起电化学反应，导致腐蚀。
在应力的作用下，这种耦合腐蚀可能会更加严重。
为了防止铝合金的应力腐蚀，可以采取一些措施，如正确选择材料和处理工艺，控制应力的大小和分布，避免腐蚀介质的进入等。
此外，定期进行检测和维护，及时处理腐蚀问题也是非常重要的。
氯化物会导致点蚀和应力腐原理
氯化物会导致点蚀和应力腐原理氯化物在工程材料中的应用广泛，但同时也存在一些潜在风险，其中包括点蚀和应力腐蚀。
本文将以氯化物导致点蚀和应力腐蚀为主题，从原理、影响因素、预防措施等方面进行详细讨论。
一、点蚀的原理点蚀是指金属表面局部区域产生的小孔洞或凹坑。
氯化物是导致点蚀的主要因素之一。
其作用机理主要包括两个方面：一是氯化物的存在导致金属表面的局部腐蚀，形成小孔洞；二是氯化物通过极化效应，降低了金属的极化能力，使得金属更易腐蚀。
二、应力腐蚀的原理应力腐蚀是指金属在受到外界应力作用下，在特定介质中发生的腐蚀现象。
氯化物也是导致应力腐蚀的重要因素之一。
其作用机理主要包括三个方面：一是氯化物在介质中能够增加金属的应力集中程度，使得金属表面出现微小的应力集中区域；二是氯化物作为电解质，加速了金属的电化学反应速度，使得腐蚀更为迅速；三是氯化物可以影响金属的裂纹扩展行为，导致金属在应力作用下更易发生断裂。
三、影响因素氯化物导致点蚀和应力腐蚀的影响因素主要包括：氯化物浓度、温度、氯化物类型、金属材料和应力状态等。
1.氯化物浓度：氯化物的浓度越高，对金属的腐蚀作用越大。
2.温度：温度越高，金属和氯化物之间的反应速率越快，导致腐蚀加剧。
3.氯化物类型：不同类型的氯化物对金属的腐蚀效果有所不同，如氯化铵和氯化钙的腐蚀作用较大。
4.金属材料：不同金属对氯化物的腐蚀抵抗能力不同，某些金属对氯化物的腐蚀更为敏感。
5.应力状态：应力作用下，金属的腐蚀形式和速率有所变化，更易发生应力腐蚀。
四、预防措施为了避免氯化物导致的点蚀和应力腐蚀，工程实践中可以采取以下预防措施：1.选择适当的材料：选择抗氯化物腐蚀性能较好的金属材料，如不锈钢、高合金钢等。
2.提高金属表面的耐氯化物能力：通过表面处理技术，如防腐涂层、阳极处理等，提高金属表面对氯化物的耐蚀性能。
3.合理设计和施工：在工程设计和施工过程中，考虑到氯化物的影响，采取合理的措施，如增加材料厚度、减少应力集中等。
腐蚀的基本原理
腐蚀的基本原理Fundamentals of corrosionR.W.Ross本文将扼要讨论腐蚀的种类和基本的腐蚀试验。
根据国家标准局的研究，1978年美国因腐蚀而造成的损失估计达到860亿美元。
1987年这种损失已增至1700亿美元。
很显然，腐蚀是所有工业包括电力工业在内所而临的一个重大问题。
除直接损失外，腐蚀对电厂的运行还可造成其他的严重后果。
腐蚀破坏可导致设备更换而引起费用的增加。
工程师们必须加入设计余量来对腐蚀进行补偿。
严重的腐蚀问题可以造成被迫性停工。
对于电力行业来说，被迫性停工是不允许的。
腐蚀可以使电厂的生产效率受到损失。
所有这些腐蚀的不良后果可以一起或单独发生作用，以致降低电力公司的总收入。
腐蚀定义为材料由于与其所处环境介质的反应而造成的破坏。
对于含镍材料来说，腐蚀有两种主要形式：一种是均匀腐蚀，另一种是局部腐蚀。
在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。
此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。
在这种情况下，钢表面形成疏松层，这层腐蚀产物很容易去除。
另一方而，像合金400这种耐腐蚀性较好的金属，它们在海洋大气中表现出良好的均匀抗腐蚀性。
这是由于含金400可形成一种非常薄而坚韧的保护膜。
均匀腐蚀是一种最容易处理的腐蚀形式，因为工程师可以定量地确定金属的腐蚀率并可精确地预测金属的使用寿命。
由局部腐蚀而引起的破坏是很难预测的。
因而，设备的寿命也不能精确地预计。
这里给出几种局部腐蚀的例子。
第一例是电化学腐蚀。
当两种或多种不同的金属在某种导电液（电解液）存在条件下接触和连接时，电化学腐蚀就发生了。
此时，两种金属间建立了势能差，同时电流将流动。
电流会从抗腐蚀能力较差的金属（即阳极）流向抗腐蚀能力较强的金属（即阴极）。
腐蚀由阴级上的反应情况而控制，如氢气的生成或氧气的还原。
如果某一大的阴极面与某一不的阳极面相连接时，阳极和阴极之间即会产生大的电流流动。
这种情况必须避免。
另一方面，当我们将情况颠倒一下，即让某一大的阳极面与不的阴极面相连接时，两种金属之间则会产生小的电流流动。
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1n02020/10/17
② 氢脆机理：金属材料在拉应力与腐蚀介质共同作用 下，由于氢还原反应产生的氢原子扩散到裂纹尖端 的金属内部引起并控制脆断（HE-SCC）。高强度 钢在雨水，海水中的SCC，钛合金在海水中的SCC 钢的硫化氢SCC。
③ 共同作用机理：阳极溶解和析氢都对SCC有影响。 如钛合金，不锈钢，铝合金，镍合金等的SCC。
1n22020/10/17
7.1.3影响应力腐蚀开裂的因素
7.1.3.1应力因素 应力种类：工作应力（载荷）；残余应力（冷轧，机械加工）；热应力（
焊接，热处理）；结构应力（装配）。拉应力作用在于使金属发生滑 移和裂纹扩展，破坏腐蚀产物层，促进局部腐蚀。 7.3.1.2介质环境因素 （1）特殊离子极其浓度影响：只有特定的合金-环境体系中才能发生SCC ：黄铜+氨溶液；奥氏体不锈钢+氯离子溶液；碳钢+OH-离子溶液。 氧浓度，氯离子浓度影响。 （2）温度影响：高于临界温度才能发生SCC。 （3）溶液pH值：不同体系影响不同：不锈钢：6~7最敏感，pH值增加减 缓SCC。 （4）界面电位状态：SCC只能在一定的电位范围才能够发生。 合金阳极极化曲线三个对SCC敏感的钝化膜不稳定过渡区：活化-阴极保 护过渡区；活化-钝化过渡区；钝化-过钝化过渡区。
nn62020/10/17
7.1.2 应力腐蚀开裂的机理 Pakins汇总十几种应力腐蚀开裂机理，提出应力腐 蚀谱观点，把SCC机理该括为三大类： 预存在活化途径机理（沿晶界选择溶解机理）； 金属塑性变形产生的活化途径（膜破裂机理，滑移-溶 解-断裂机理） 有害离子或原子特性吸附机理（应力吸附机理，氢脆 机理）
应力腐蚀电化学方法
nn22020/10/17
17-4 pH Stainless Steel H2S SSC Cracks
H2S SSC Cracks in a 17-4pH stainless steel stud from an O&G Wireline Valve Manifold Assembly
nn42020/10/17
（3）特定的合金只有在特定的腐蚀环境中才能发生SCC。
极少量的腐蚀介质也会造成应力腐蚀。空气中少量闻不到的氨也会 造成氨脆；奥氏体不锈钢在还有几个ppm氯离子的高纯水中就会出 现SCC。液态N2O4中含有痕量O2会使钛合金贮罐开裂。
nn52020/10/17
（4）只有拉应力能引起SCC。拉应力越大，断裂时间越短。应力腐蚀裂 纹方向与应力方向垂直。
nn32020/10/17
Chloride Stress Corrosion Cracking Photograph
Chloride stress corrosion cracking (SCC) on the cooling water side of a 316L stainless steel exchanger tube. The cooling water contained approximately 400 ppm chlorides had been blocked in with the 350F shellside process still flowing. The black stringers aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe sulfide inclusions. 100X
裂纹尖端具有动力阳极作用：裂纹尖端应力高度集中，使尖端附近区域 迅速变形屈服→导致滑移台阶再现→表面膜再次拉断破坏→尖端再次加 速溶解，形成自加速过程，使裂纹纵深发展，直至材料断裂。
nn92020/10/17
① 阳极溶解为主的机理：金属材料在静拉应力与腐蚀介质共同作用 下，由于裂纹尖端区阳极溶解过程控制引起脆断（APC-SCC）。低碳 钢，铝合金，和铜合金的SCC；奥氏体不锈钢，高锌黄铜。
应力腐蚀开裂过程中，阳极极化裂纹加速，阴极极化，裂纹抑制，表明 破坏过程与电化学过程密切相关。组织结构存在电化学不均匀性，存在 缺陷性活性中心，成为裂纹源。
裂纹源在特定介质中（Cl-）和拉应力联合作用下，产生滑移阶梯拉破 表面膜，暴露的新鲜金属成为小阳极被迅速腐蚀；蚀坑沿滑移线与拉应 力垂直方向发展为微观裂纹。发展的孕育期。
应力腐蚀谱
←腐蚀为主
应力为主→
晶
脆
间 腐 碳钢 蚀
性
Al-Zn- 低合 黄 奥氏 MMg 钛合 高强 断
Mg
金钢 铜 体不 -Al
金
度钢 裂
锈钢
在NO3中
在Cl中
在
在在
NH4 Cl- Cl+中 中 中
在 Cr2O7 -Cl-中
在甲 醇中
在 H2O 中
硝脆
氯脆
氨脆 氯 脆
氯脆 氯脆
甲醇 氢脆 脆
已存在活化途径机 理（沿晶界选择溶 解机理）
（5）SCC是典型低应力滞后断裂。三阶段：①裂纹孕育期（裂纹萌生阶 段），占90%时间；②裂纹扩展期；③快速断裂期；整个断裂时间 从几分钟到几年，与材料，环境和应力有关。
（6）应力腐蚀裂纹形态：晶间型（裂纹沿晶界扩展），穿晶型（裂纹穿 越晶粒扩展）和混合型。
（7）应力腐蚀断裂的断口呈脆性断裂形貌，微观上无塑性形变痕迹。 SCC破裂速度在0.001~0.3cm/h，远大于无应力单纯的腐蚀速度， 但又小于单纯应力作用下的断裂速度，体现了腐蚀与力学协同交互 作用。
应变产生的活化途径 （膜破裂机理，滑移溶解-断裂机理）
三向应力区的特殊吸附 （应力吸附机理，氢脆 机理）
控制因素可以从一端向另一端转变；谱中三种机理随合金结构，介质而变化 。
nn82020/10/17
导致应力腐蚀断裂的因素异常复杂，主要三种理论：阳极溶解机理，氢 致开裂机理和阳极溶解和氢致开裂共同作用机理。
④ 电化学极化对断裂时间tf的影响评价SCC机理.
应力腐蚀开裂机理的电化学研究方法
（a）开路HE，极化SCC停止；（b）开路APC-SCC，阴极极化停止；（c） 和（d）极化方向不同两种SCC都可能，但（d）有安全区；（e）开路不能断 定；（f）开路HE-SCC；（g）有安全区；（h）极化无影响可能都起作用， 也可能都不起作用。
1n32020/10/17
1n42020/10/17