當應力與腐蝕同時作用時，可以加速金屬的破壞。在最簡單的情況下，這兩個因素的破壞作用只是簡單疊加。如果是均勻腐蝕，則面積逐漸減小，使真實應力逐漸增加，最終達到材料的斷裂強度而斷裂；如果是晶間腐蝕，則晶間的結合力將會降低，外加的應力使腐蝕介質更容易沿晶界進行進一步的破壞，最終使殘余的晶間結合力不能承受外加應力而致斷裂。當應力不存在時，腐蝕甚微，施加應力并經過一段時間后，金屬會在腐蝕并不嚴重的情況下發生脆斷。這種應(ying)力腐蝕斷裂(lie)有如下五個共同特征。


一、力學(xue)特征(zheng)


1. 具(ju)備拉應力


 一般應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕都在拉(la)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)下才(cai)發(fa)生(sheng)(sheng)，而(er)在壓應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)下不發(fa)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕,這種拉(la)伸應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)可以(yi)是工(gong)(gong)作狀態下材(cai)料承受外加載荷(he)造成的工(gong)(gong)作應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)；也可以(yi)是在生(sheng)(sheng)產、制造、加工(gong)(gong)和安裝過程中在材(cai)料內部形成的熱(re)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)、形變應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)等殘(can)余(yu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)；還可以(yi)是由裂紋內腐(fu)蝕產物的體積效應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)造成的楔(xie)入作用(yong)或(huo)是陰極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)形成的氫產生(sheng)(sheng)的應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)。


2. 存在臨(lin)界應力(li)


 合金所(suo)承受的(de)應(ying)力(li)(li)越小，斷裂時(shi)間越長，當應(ying)力(li)(li)小于某一臨(lin)界(jie)值后，此應(ying)力(li)(li)成(cheng)為臨(lin)界(jie)應(ying)力(li)(li)。在(zai)大多數(shu)的(de)材料(liao)-環境體系中，存在(zai)一個臨(lin)界(jie)應(ying)力(li)(li)，當應(ying)力(li)(li)低(di)于該臨(lin)界(jie)值時(shi)，則不產生SCC.



二、環境特性


1. 腐(fu)蝕介質的(de)特性


  只有(you)在(zai)特(te)定的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介(jie)質中含有(you)某些對發(fa)生應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)有(you)特(te)效作用的離子(zi)(zi)、分子(zi)(zi)時才會發(fa)生應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。這種特(te)定的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)劑并不一定要(yao)大量(liang)存(cun)在(zai)，而且往(wang)往(wang)濃度很(hen)低。表1.5列(lie)出了一些金屬和合金發(fa)生應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的特(te)定介(jie)質。





2. 溶液的濃(nong)度


 值(zhi)得(de)指出的是(shi)(shi)，即(ji)使有時(shi)整體濃(nong)度是(shi)(shi)很低(di)的，但是(shi)(shi)由于(yu)局(ju)部(bu)位置上的濃(nong)縮作(zuo)用，使該處極易產生局(ju)部(bu)腐蝕。


3. 具有一定的電位(wei)范圍


  從(cong)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)的角度來(lai)看，材料與特(te)定(ding)介質的偶合導致(zhi)應力腐蝕的條件是它(ta)發生(sheng)在一(yi)定(ding)的電(dian)位范圍(wei)內，一(yi)般(ban)是發生(sheng)在鈍化(hua)(hua)-活(huo)化(hua)(hua)的過渡區或(huo)鈍化(hua)(hua)-過鈍化(hua)(hua)區。



三、冶金學特性


 1. 不同(tong)的化學成分和純度(du)具有不同(tong)應(ying)力腐蝕敏感(gan)性


  純(chun)金(jin)(jin)屬一度被(bei)認為不發生應(ying)力(li)腐蝕,但是(shi)通過(guo)實(shi)驗(yan)發現，純(chun)度高達99.999%的(de)銅及(ji)99.99%的(de)鐵在一定條件下也(ye)發生了晶(jing)間應(ying)力(li)腐蝕開(kai)裂，因此，認為合金(jin)(jin)比純(chun)金(jin)(jin)屬更易產生應(ying)力(li)腐蝕是(shi)恰當的(de)。


 2. 不同(tong)組(zu)織(zhi)具(ju)有不同(tong)的(de)應(ying)力腐蝕敏感性


 金(jin)屬晶(jing)(jing)體(ti)(ti)結構(gou)的(de)(de)差(cha)異也影響(xiang)到(dao)材料(liao)的(de)(de)耐蝕性，體(ti)(ti)心立方晶(jing)(jing)格(ge)（鐵(tie)素體(ti)(ti)和馬氏(shi)體(ti)(ti)）比面心立方晶(jing)(jing)格(ge)（奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)）更(geng)耐應(ying)力腐(fu)蝕。一般說來，粗(cu)晶(jing)(jing)粒(li)比細晶(jing)(jing)粒(li)對(dui)應(ying)力腐(fu)蝕更(geng)為(wei)敏(min)感(gan)。晶(jing)(jing)格(ge)缺陷，如晶(jing)(jing)界(jie)、亞晶(jing)(jing)界(jie)、露(lu)頭的(de)(de)位(wei)錯群等，對(dui)應(ying)力腐(fu)蝕破裂(lie)敏(min)感(gan)，將優(you)先溶(rong)解，常(chang)常(chang)成為(wei)應(ying)力腐(fu)蝕破裂(lie)發生(sheng)的(de)(de)裂(lie)縫源。



四、應(ying)力(li)腐蝕(shi)裂紋擴(kuo)展(zhan)速率(lv)


 金屬在無裂紋(wen)、無蝕(shi)坑(keng)或(huo)缺陷的(de)情(qing)況下，應力(li)腐蝕(shi)過程可分(fen)為(wei)三個階段(duan)：裂紋(wen)萌(meng)生(sheng)(sheng)階段(duan)，即(ji)由于腐蝕(shi)引起裂紋(wen)或(huo)蝕(shi)坑(keng)的(de)階段(duan)；裂紋(wen)擴(kuo)展階段(duan)，即(ji)由裂紋(wen)源或(huo)蝕(shi)坑(keng)開始到達極限應力(li)值為(wei)止(zhi)的(de)這一階段(duan)；失穩斷裂階段(duan)。裂紋(wen)萌(meng)生(sheng)(sheng)階段(duan)的(de)長(chang)(chang)短取決于合金的(de)性能、環(huan)境(jing)的(de)特性和應力(li)的(de)大小，這一時期短的(de)僅(jin)幾(ji)(ji)(ji)分(fen)鐘，長(chang)(chang)的(de)可達幾(ji)(ji)(ji)年、十(shi)幾(ji)(ji)(ji)年或(huo)幾(ji)(ji)(ji)十(shi)年，裂紋(wen)萌(meng)生(sheng)(sheng)期是服役壽命的(de)主要(yao)部分(fen)。



五(wu)、應(ying)力腐蝕形態(tai)特征(zheng)


1. 應(ying)力腐蝕的(de)宏觀形態特征


  即使具有(you)很高延性(xing)的(de)金屬，其(qi)應(ying)(ying)力(li)腐蝕仍具有(you)完(wan)全脆性(xing)的(de)外觀。應(ying)(ying)力(li)腐蝕都(dou)呈脆性(xing)斷(duan)裂，應(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)宏觀斷(duan)口常有(you)放射花樣或(huo)人字紋。


2. 應(ying)力腐(fu)蝕的微觀形態特征(zheng)


  應力腐蝕(shi)斷口的(de)(de)(de)(de)微觀特(te)征(zheng)比較復雜(za)，它(ta)與(yu)鋼的(de)(de)(de)(de)成分、熱處理、環境(jing)條(tiao)件、應力狀態(tai)、晶體(ti)結構以及力學性(xing)能(neng)等有關。金屬(shu)材料發(fa)生應力腐蝕(shi)時(shi)，僅在局部地區(qu)出(chu)現由表及里(li)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋，其裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋形(xing)態(tai)主要有穿晶型、晶界(jie)型和混(hun)合型三種(zhong)。不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)－環境(jing)體(ti)系，將出(chu)現不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋形(xing)態(tai)。例(li)如，軟鋼、銅合金、鎳(nie)合金多(duo)半(ban)顯(xian)(xian)晶界(jie)型，奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼多(duo)半(ban)顯(xian)(xian)穿晶型，而(er)鈦(tai)合金多(duo)半(ban)顯(xian)(xian)混(hun)合型。不(bu)(bu)(bu)論表現形(xing)式(shi)如何，裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)(de)共同(tong)(tong)特(te)點是在主干裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋延伸的(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)時(shi)還有若干分支(zhi)同(tong)(tong)時(shi)發(fa)展，裂(lie)(lie)(lie)(lie)紋出(chu)在與(yu)最(zui)大應力垂直的(de)(de)(de)(de)平(ping)面上，其破裂(lie)(lie)(lie)(lie)斷口顯(xian)(xian)現出(chu)脆性(xing)斷裂(lie)(lie)(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)特(te)征(zheng)。