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蝕開裂性能。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。


 一(yi)、應(ying)力(li)腐蝕(shi)實驗的試樣


 應力腐蝕實驗的試樣(yang)(yang)一般可分為(wei)三類：光滑(hua)試樣(yang)(yang)、缺(que)口試樣(yang)(yang)和預制裂(lie)紋試樣(yang)(yang)。


  1. 光滑試樣(yang)


光滑試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)是(shi)在傳統力(li)學實驗中常(chang)用的(de)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)，也是(shi)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕實驗中用得(de)最多的(de)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)類(lei)型。應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕實驗中靜止(zhi)加載的(de)光滑試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)可以分(fen)為(wei)三大類(lei)：彈性(xing)應(ying)(ying)變試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)、塑性(xing)應(ying)(ying)變試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)和殘(can)余應(ying)(ying)力(li)試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)。彈性(xing)應(ying)(ying)變試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)包括(kuo)彎梁試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)、C形環試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)、O形環試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)、拉(la)伸試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)和音叉試(shi)樣(yang)(yang)(yang)(yang)。


  2. 缺口試樣


  缺口(kou)試樣是模擬(ni)金屬材(cai)料中宏觀裂紋和(he)各種加工缺口(kou)效應(ying)以(yi)考察材(cai)料應(ying)力腐蝕敏(min)感性的專門試樣。使用(yong)缺口(kou)效應(ying)有以(yi)下(xia)優點：①. 縮(suo)短孕(yun)育期，加速應(ying)力腐蝕進程(cheng)；②. 使應(ying)力腐蝕限定(ding)于缺口(kou)區域(yu)；③. 改善測量數據的重現性；④. 便(bian)于測量某些(xie)參數，如裂紋擴展(zhan)速率。


 3. 預制裂紋試樣(yang)


  預(yu)制裂(lie)(lie)紋試(shi)樣是預(yu)開(kai)機械缺口并經疲勞法處(chu)理產生裂(lie)(lie)紋的(de)試(shi)樣，通過應力(li)腐(fu)蝕(shi)實驗和斷裂(lie)(lie)力(li)學(xue)分析，測試(shi)結果可用于工程設計、安全評定和壽命設計。這(zhe)種基于斷裂(lie)(lie)力(li)學(xue)的(de)預(yu)制裂(lie)(lie)紋試(shi)樣，由于顯著地縮短了孕育期而加(jia)速應力(li)腐(fu)蝕(shi)破壞，測試(shi)時間短，數據比(bi)較集中(zhong)，便(bian)于研究(jiu)裂(lie)(lie)紋擴展動(dong)力(li)學(xue)過程。



二、應力(li)腐蝕實驗(yan)的加載方式


 在應(ying)力腐(fu)蝕實驗中(zhong)，應(ying)根(gen)據實驗目的選擇合(he)適的試樣類型和加載(zai)(zai)方(fang)式。加載(zai)(zai)方(fang)式通常可以分為恒載(zai)(zai)荷、恒變(bian)形和慢應(ying)變(bian)速率拉伸(shen)加載(zai)(zai)三種方(fang)式。


 1. 恒載(zai)荷加(jia)載(zai)方式(shi)


 利用(yong)砝(fa)碼、力(li)(li)矩(ju)、彈簧等對(dui)試(shi)樣(yang)(yang)施加(jia)一定的(de)(de)載荷(he)進行(xing)應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)實驗(yan)。這種加(jia)載應(ying)力(li)(li)的(de)(de)方(fang)式往往用(yong)于模擬工(gong)程構件可能(neng)受到的(de)(de)工(gong)作應(ying)力(li)(li)和加(jia)工(gong)應(ying)力(li)(li)。可采(cai)用(yong)直接拉伸加(jia)載，如在一端(duan)固定的(de)(de)試(shi)樣(yang)(yang)上直接懸掛砝(fa)碼；也可采(cai)用(yong)杠桿系統加(jia)載，這種方(fang)式始終具有恒(heng)(heng)定的(de)(de)外加(jia)載荷(he)。恒(heng)(heng)載荷(he)應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)實驗(yan)雖然(ran)外加(jia)載荷(he)是恒(heng)(heng)定的(de)(de)，但(dan)試(shi)樣(yang)(yang)在暴(bao)露過程中由于腐蝕(shi)和產生裂(lie)紋使其橫截面積不斷(duan)減(jian)小，從而(er)使斷(duan)裂(lie)面上的(de)(de)有效(xiao)應(ying)力(li)(li)不斷(duan)增(zeng)加(jia)。與(yu)恒(heng)(heng)變形實驗(yan)相比，必然(ran)導致試(shi)樣(yang)(yang)過早斷(duan)裂(lie)。恒(heng)(heng)載荷(he)實驗(yan)條件更為嚴苛，試(shi)樣(yang)(yang)壽命更短，應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)的(de)(de)臨(lin)界應(ying)力(li)(li)更低。


 2. 恒(heng)變形加載方式


 通過直接拉伸或彎曲使試(shi)樣(yang)變(bian)(bian)(bian)形(xing)而產生(sheng)拉應(ying)(ying)(ying)(ying)力，利用具有足夠剛性(xing)的(de)框架維(wei)持這種變(bian)(bian)(bian)形(xing)或者直接采用加(jia)(jia)力框架，以保證試(shi)樣(yang)變(bian)(bian)(bian)形(xing)恒定，此為恒變(bian)(bian)(bian)形(xing)加(jia)(jia)載方(fang)式。這種加(jia)(jia)載應(ying)(ying)(ying)(ying)力方(fang)式的(de)試(shi)樣(yang)類型及恒變(bian)(bian)(bian)形(xing)加(jia)(jia)載的(de)預制裂(lie)紋(wen)試(shi)樣(yang)等均屬于(yu)恒變(bian)(bian)(bian)形(xing)加(jia)(jia)載方(fang)式。恒變(bian)(bian)(bian)形(xing)應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕實驗過程中(zhong)，當裂(lie)紋(wen)產生(sheng)后還會引起(qi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力下降，這是(shi)因為應(ying)(ying)(ying)(ying)力在裂(lie)尖高(gao)度集中(zhong)，使裂(lie)紋(wen)張(zhang)開，而且有一(yi)部分外加(jia)(jia)彈(dan)性(xing)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)(bian)轉變(bian)(bian)(bian)成(cheng)為塑性(xing)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)(bian)，應(ying)(ying)(ying)(ying)力下降使裂(lie)紋(wen)的(de)發展放慢(man)或終止，因此可能觀(guan)(guan)察(cha)不(bu)到試(shi)樣(yang)完全斷(duan)裂(lie)的(de)現象，只能借助微觀(guan)(guan)金相檢查(cha)分析裂(lie)紋(wen)的(de)生(sheng)成(cheng)。此外，為確(que)定裂(lie)紋(wen)最初出現的(de)時間，經常需要中(zhong)斷(duan)實驗，取出試(shi)樣(yang)觀(guan)(guan)察(cha)。


3. 慢應(ying)變速率加載(zai)方(fang)式


 慢應(ying)(ying)(ying)(ying)變速(su)率實(shi)(shi)驗(yan)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)(fang)法(fa)是由P.N.Parkins 和 Honthorne等(deng)人提出，并作為實(shi)(shi)驗(yan)室實(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)而建立起來(lai)的(de)，1977年統一(yi)命名為SSRT.作為實(shi)(shi)驗(yan)室實(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)，最初應(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)快速(su)選(xuan)材(cai)、判斷不同合金成分和不同結構(gou)等(deng)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)敏感(gan)性或對(dui)各類電化學參(can)數的(de)影(ying)響(xiang)等(deng)，近年來(lai)已(yi)(yi)用于(yu)理論(lun)研(yan)究(jiu)(jiu)，并逐漸成為研(yan)究(jiu)(jiu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)行為的(de)經典方(fang)(fang)法(fa)，已(yi)(yi)被ISO和ASTM定為判斷應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂的(de)一(yi)種標準方(fang)(fang)法(fa)。SSRT方(fang)(fang)法(fa)提供了(le)在(zai)傳統應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)不能迅速(su)激(ji)發應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)環境里(li)確定延(yan)性材(cai)料應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性的(de)快速(su)實(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)，由于(yu)它具有可大大縮(suo)短應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)周(zhou)期，并且可以采用光(guang)滑小試(shi)樣等(deng)一(yi)系列優點，因而被廣泛應(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)各種材(cai)料一(yi)介質的(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)研(yan)究(jiu)(jiu)。


 一(yi)(yi)些研(yan)(yan)究者(zhe)認為：在發(fa)生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)體系中(zhong)，應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)作用是(shi)為了促進(jin)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率，真正(zheng)控制(zhi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)裂紋(wen)發(fa)生和擴(kuo)(kuo)展的(de)(de)(de)參數是(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率而(er)不(bu)是(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)本身。事實上(shang)，在恒載荷和恒應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)實驗(yan)中(zhong)以及(ji)在實際發(fa)生應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)設備部件中(zhong)，裂紋(wen)擴(kuo)(kuo)展的(de)(de)(de)同時也(ye)或多(duo)或少(shao)地伴(ban)有(you)緩慢的(de)(de)(de)動(dong)態(tai)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)，應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率取決于初(chu)始應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)值和控制(zhi)蠕(ru)變(bian)的(de)(de)(de)各冶金(jin)參量(liang)。電子金(jin)相研(yan)(yan)究表明，應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)是(shi)通過外(wai)加應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)所產生的(de)(de)(de)滑移臺階上(shang)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)產生的(de)(de)(de)，某(mou)一(yi)(yi)體系的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)只(zhi)在某(mou)一(yi)(yi)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率范圍內(nei)才顯示(shi)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。