所有的應力腐蝕開裂實驗的最終目的都是測定合金在特定應用環境中的抗應力腐(fu)蝕開(kai)裂性能。應力腐蝕實驗是根據應力腐蝕的特征和實驗目的而設計的。鑒于材料、介質、應力狀態和實驗目的的多樣性，現已發展了多種應力腐蝕實驗方法。概括起來，按照實驗地點和環境性質可將實驗方法分為現場實驗、實驗室實驗和實驗室加速實驗；按照加載方式不同，可將其分為恒負荷實驗、恒變形實驗、斷裂力學實驗和慢應變速率拉伸實驗。不同的試樣類型、加載系統及環境系統的組合，構成了眾多的實驗方法。


1. 應力腐蝕實驗的試樣


 應力(li)腐蝕實驗的試(shi)樣一般可分為(wei)三類：光滑試(shi)樣、缺口試(shi)樣和預(yu)制裂(lie)紋試(shi)樣。


 a. 光滑試(shi)樣


光滑試(shi)(shi)(shi)樣(yang)是在(zai)傳(chuan)統力學實(shi)(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)常用的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)，也是應(ying)力腐(fu)蝕實(shi)(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)用得最多的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)類(lei)(lei)型。應(ying)力腐(fu)蝕實(shi)(shi)驗(yan)(yan)中(zhong)(zhong)靜止(zhi)加(jia)載的光滑試(shi)(shi)(shi)樣(yang)可以分為三大類(lei)(lei)：彈(dan)性(xing)(xing)應(ying)變試(shi)(shi)(shi)樣(yang)、塑性(xing)(xing)應(ying)變試(shi)(shi)(shi)樣(yang)和殘(can)余應(ying)力試(shi)(shi)(shi)樣(yang)。彈(dan)性(xing)(xing)應(ying)變試(shi)(shi)(shi)樣(yang)包括彎梁試(shi)(shi)(shi)樣(yang)、C形環試(shi)(shi)(shi)樣(yang)、O形環試(shi)(shi)(shi)樣(yang)、拉伸試(shi)(shi)(shi)樣(yang)和音(yin)叉試(shi)(shi)(shi)樣(yang)。


 b. 缺口試樣


  缺(que)口試樣是模擬金(jin)屬材料中宏觀裂紋和各種(zhong)加工缺(que)口效應以考察(cha)材料應力(li)腐蝕(shi)敏感性的專門試樣。使(shi)用(yong)缺(que)口效應有以下優點：①. 縮(suo)短(duan)孕育期，加速應力(li)腐蝕(shi)進程；②. 使(shi)應力(li)腐蝕(shi)限定(ding)于缺(que)口區(qu)域(yu)；③. 改(gai)善測(ce)量數據的重(zhong)現性；④便于測(ce)量某些(xie)參數，如裂紋擴展速率。


c. 預制(zhi)裂(lie)紋試樣


  預(yu)制裂(lie)(lie)紋試(shi)(shi)樣是預(yu)開機械缺口并經疲(pi)勞法(fa)處理產(chan)生裂(lie)(lie)紋的試(shi)(shi)樣，通過(guo)應力(li)腐蝕實驗和(he)斷裂(lie)(lie)力(li)學(xue)分析，測試(shi)(shi)結(jie)果(guo)可用于(yu)(yu)工程設計、安全評定和(he)壽命(ming)設計。這種(zhong)基于(yu)(yu)斷裂(lie)(lie)力(li)學(xue)的預(yu)制裂(lie)(lie)紋試(shi)(shi)樣，由(you)于(yu)(yu)顯著(zhu)地縮短(duan)了孕育期而加速應力(li)腐蝕破壞，測試(shi)(shi)時間(jian)短(duan)，數據比(bi)較(jiao)集(ji)中，便(bian)于(yu)(yu)研究裂(lie)(lie)紋擴展動力(li)學(xue)過(guo)程。



2. 應力腐蝕實(shi)驗的加載方式


 在應(ying)力腐(fu)蝕實(shi)驗(yan)(yan)中，應(ying)根據實(shi)驗(yan)(yan)目的選擇合(he)適(shi)的試樣類型和(he)加載方式(shi)。加載方式(shi)通常可以分為恒載荷、恒變形和(he)慢(man)應(ying)變速率拉伸加載三種(zhong)方式(shi)。


 a. 恒載(zai)荷加載(zai)方式


 利用(yong)砝碼、力(li)矩、彈簧(huang)等對試(shi)樣(yang)施加一(yi)定的(de)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)(he)進行應(ying)力(li)腐蝕實驗。這種加載(zai)(zai)應(ying)力(li)的(de)方式往往用(yong)于(yu)模(mo)擬(ni)工(gong)(gong)程構件可能受到(dao)的(de)工(gong)(gong)作應(ying)力(li)和加工(gong)(gong)應(ying)力(li)。可采用(yong)直接拉伸加載(zai)(zai)，如在一(yi)端固定的(de)試(shi)樣(yang)上(shang)直接懸掛(gua)砝碼；也可采用(yong)杠桿系統(tong)加載(zai)(zai)，這種方式始(shi)終具有恒(heng)定的(de)外加載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)(he)。恒(heng)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)(he)應(ying)力(li)腐蝕實驗雖(sui)然外加載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)(he)是恒(heng)定的(de)，但(dan)試(shi)樣(yang)在暴露過程中由于(yu)腐蝕和產生裂(lie)紋(wen)使其(qi)橫截面(mian)積不(bu)(bu)斷(duan)減小，從(cong)而(er)使斷(duan)裂(lie)面(mian)上(shang)的(de)有效應(ying)力(li)不(bu)(bu)斷(duan)增加。與恒(heng)變(bian)形實驗相比，必(bi)然導致試(shi)樣(yang)過早斷(duan)裂(lie)。恒(heng)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)(he)實驗條件更為(wei)嚴苛，試(shi)樣(yang)壽命更短，應(ying)力(li)腐蝕的(de)臨界應(ying)力(li)更低。


 b. 恒變形加載(zai)方(fang)式


通(tong)過直(zhi)(zhi)接(jie)拉伸或彎曲使試(shi)樣變(bian)(bian)形(xing)(xing)而(er)產生(sheng)拉應(ying)(ying)力(li)(li)(li)，利用(yong)具有足夠剛性(xing)的框架(jia)維持這(zhe)種變(bian)(bian)形(xing)(xing)或者直(zhi)(zhi)接(jie)采用(yong)加(jia)力(li)(li)(li)框架(jia)，以保(bao)證試(shi)樣變(bian)(bian)形(xing)(xing)恒(heng)(heng)定(ding)(ding)，此為(wei)恒(heng)(heng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)加(jia)載(zai)方式(shi)。這(zhe)種加(jia)載(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)方式(shi)的試(shi)樣類(lei)型(xing)及恒(heng)(heng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)加(jia)載(zai)的預制裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)試(shi)樣等均(jun)屬于(yu)恒(heng)(heng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)加(jia)載(zai)方式(shi)。恒(heng)(heng)變(bian)(bian)形(xing)(xing)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)實驗過程中(zhong)，當裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)產生(sheng)后還會引起(qi)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)下降(jiang)，這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)在裂(lie)(lie)(lie)尖高度(du)集(ji)中(zhong)，使裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)張開，而(er)且有一部分外(wai)(wai)加(jia)彈性(xing)應(ying)(ying)變(bian)(bian)轉變(bian)(bian)成(cheng)為(wei)塑性(xing)應(ying)(ying)變(bian)(bian)，應(ying)(ying)力(li)(li)(li)下降(jiang)使裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的發(fa)展放慢或終止(zhi)，因(yin)此可能(neng)觀察不到試(shi)樣完(wan)全斷裂(lie)(lie)(lie)的現象，只能(neng)借(jie)助微觀金相檢查分析裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)的生(sheng)成(cheng)。此外(wai)(wai)，為(wei)確(que)定(ding)(ding)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)(wen)最初出現的時間，經常(chang)需要(yao)中(zhong)斷實驗，取(qu)出試(shi)樣觀察。


 c. 慢(man)應變速(su)率加載方式


 慢應(ying)變(bian)速率實(shi)(shi)驗(yan)(yan)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)(fang)法是由(you)(you)P.N.Parkins 和(he) Honthorne等(deng)人提出，并作為(wei)(wei)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室實(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法而建立起(qi)來的(de)(de)，1977年(nian)統一(yi)命名(ming)為(wei)(wei)SSRT.作為(wei)(wei)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室實(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法，最初應(ying)用(yong)于(yu)快速選材(cai)(cai)、判(pan)斷(duan)不同合金(jin)成分和(he)不同結構等(deng)對應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)敏(min)感(gan)性或(huo)對各(ge)類電化學參數的(de)(de)影響等(deng)，近(jin)年(nian)來已(yi)用(yong)于(yu)理(li)論研(yan)(yan)究，并逐(zhu)漸(jian)成為(wei)(wei)研(yan)(yan)究應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕行為(wei)(wei)的(de)(de)經典方(fang)(fang)法，已(yi)被ISO和(he)ASTM定為(wei)(wei)判(pan)斷(duan)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕開裂(lie)的(de)(de)一(yi)種(zhong)標準(zhun)方(fang)(fang)法。SSRT方(fang)(fang)法提供了(le)在傳統應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕實(shi)(shi)驗(yan)(yan)不能迅速激(ji)發應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)環(huan)境(jing)里確(que)定延(yan)性材(cai)(cai)料(liao)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕敏(min)感(gan)性的(de)(de)快速實(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法，由(you)(you)于(yu)它具有可大大縮短應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕實(shi)(shi)驗(yan)(yan)周期，并且可以(yi)采用(yong)光滑小(xiao)試(shi)樣等(deng)一(yi)系列(lie)優點，因(yin)而被廣泛應(ying)用(yong)于(yu)各(ge)種(zhong)材(cai)(cai)料(liao)一(yi)介質的(de)(de)應(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕研(yan)(yan)究。


  一些研究者(zhe)認為(wei)：在(zai)發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的體(ti)系中，應(ying)(ying)(ying)力(li)的作用是為(wei)了促進應(ying)(ying)(ying)變速(su)率(lv)，真正控制應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)裂(lie)紋發生(sheng)和(he)(he)擴展(zhan)的參(can)數是應(ying)(ying)(ying)變速(su)率(lv)而不(bu)是應(ying)(ying)(ying)力(li)本(ben)身。事(shi)實(shi)上(shang)，在(zai)恒載荷和(he)(he)恒應(ying)(ying)(ying)變實(shi)驗中以及(ji)在(zai)實(shi)際發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的設備部件中，裂(lie)紋擴展(zhan)的同時(shi)也或(huo)多(duo)或(huo)少地伴有緩(huan)慢的動(dong)態應(ying)(ying)(ying)變，應(ying)(ying)(ying)變速(su)率(lv)取決于初(chu)始應(ying)(ying)(ying)力(li)值和(he)(he)控制蠕(ru)變的各(ge)冶金(jin)參(can)量(liang)。電子金(jin)相研究表明，應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是通過外加應(ying)(ying)(ying)力(li)所產生(sheng)的滑移(yi)臺階上(shang)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產生(sheng)的，某一體(ti)系的應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)只(zhi)在(zai)某一應(ying)(ying)(ying)變速(su)率(lv)范(fan)圍內才(cai)顯(xian)示出來。


  慢應變速率實驗中，最重要的變量是應變速率的大小。一般發生應力腐蝕的應變速率為10-7~10-4s-1,在這一應變速率范圍內，將使裂紋尖端的變形、溶解、成膜和擴展處于產生應力腐蝕破裂的臨界平衡狀態。除了進行專門的研究，通常推薦使用標準的拉伸試樣（ASTME8),其標距長度、半徑等都做了具體的規定。由于SSRT方法本身就具有加速作用，因此對實驗介質一般要求不是特別苛刻，可以采用實際應用的介質。


 SSRT最常用的加載方式是采用單軸拉伸方法。這種加載方法是在拉伸機上將試樣的卡頭以一定唯一速度移動，使試樣發生慢應變，其應變速率在10-7~10-3s-1變化，直至把試樣拉斷。圖中即為一種單軸拉伸SSRT試驗機。對一臺SSRT所用的單軸向拉伸試驗機的要求是：①. 在試樣所承受的載荷下，設備有足夠的剛性，不致變形；②. 能提供可重現的恒應變速率，范圍為10-8~10-4S-1; ③. 備有能維持實驗條件的實驗容器及其他控制和記錄的儀器、儀表。慢應變速率實驗結果通常與在不發生應力腐蝕的惰性介質（如油或空氣）中的實驗結果進行比較，以兩者在相同溫度和應變速率下的實驗結果的相對值表征應力腐蝕的敏感性。主要有以下幾個評定指標。研究應力腐蝕行為、規律和機理時，還經常輔以金相觀察、斷口分析和掃描電鏡等多種現代研究分析手段。