有許多理論對應力腐蝕現象進行解釋,現選其中比較常用的三種簡述如下:


1. 活化通路型應力腐蝕 


    從電化學腐蝕理論中知道,當腐蝕電池是一個大陰極和一個小陽極時,陽極的溶解表現為集中性腐蝕損傷。只要在腐蝕過程中,陽極始終保持處于裂紋的最前沿,裂尖處于活化狀態下而不鈍化,與此同時其他部位(包括裂紋斷口兩側)發生鈍化,則裂紋可以一直向前發展直至斷裂如圖3-6所示。從圖中可以看出,裂紋猶如一個閉塞電池,裂紋內尖端是一個陽極區。裂口內部聚集了一些沉淀物如Fe3O4·Fe(OH)3,將裂紋通道堵塞,而此時H可透過閉塞物質緩慢地向外擴散,內部消耗的H2O則通過滲透來補充。這樣又將其他活性離子(如Cl)帶入內部,促使內部腐蝕性增強,在應力作用下促使裂紋尖端區域鈍化膜破壞,將陽極進一步活化且更加集中,裂紋就進一步深入發展,直至斷裂。閉塞電池的實質是裂紋內部的電化學發展過程。若裂隙中沉淀物的體積大于破壞金屬的體積很多時,則出現脹裂力,使裂紋尖端應力增大,促使應力腐蝕裂紋的發展。這一理論著重說明了電化學過程的重要性。



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2. 應(ying)變產生活性通道應(ying)力腐蝕 


   應變(bian)(bian)產(chan)生活(huo)性通道(dao)應力(li)腐(fu)蝕(shi)是指鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜在(zai)應力(li)作用下同(tong)金屬(shu)基體一起變(bian)(bian)形時發(fa)生破裂(lie),裂(lie)隙處暴露出的金屬(shu)成(cheng)為活(huo)化(hua)(hua)(hua)(hua)陽極,發(fa)生溶解。在(zai)腐(fu)蝕(shi)過(guo)(guo)程中(zhong),鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜破壞(huai)的同(tong)時又會(hui)使破裂(lie)的鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜修(xiu)復,在(zai)連續發(fa)生應變(bian)(bian)的條件下修(xiu)復的鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜又遭破壞(huai)。此(ci)過(guo)(guo)程周而(er)復始不斷發(fa)生,當應力(li)超過(guo)(guo)修(xiu)復后鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜的強(qiang)度(du),應力(li)腐(fu)蝕(shi)即可發(fa)生,直至脆(cui)斷,如圖(tu)3-7所示。該(gai)理論著(zhu)重說明了應力(li)的重要作用。


3. 氫脆型應力腐蝕


  腐(fu)蝕電(dian)池(chi)是由小陰極(ji)(ji)(ji)和(he)大陽極(ji)(ji)(ji)組成,這(zhe)時大陽極(ji)(ji)(ji)發(fa)生溶解表現為均勻性(xing)腐(fu)蝕。小陰極(ji)(ji)(ji)區的(de)陰極(ji)(ji)(ji)過程(cheng)中,如果發(fa)生析氫(qing)的(de)話,將發(fa)生陰極(ji)(ji)(ji)區金屬的(de)集中性(xing)滲(shen)氫(qing),在持(chi)續(xu)載荷作用(yong)下氫(qing)促進塑(su)性(xing)應變而導(dao)(dao)致脆斷,應力(li)(li)腐(fu)蝕就(jiu)會(hui)順(shun)利發(fa)展。隨(sui)著(zhu)裂(lie)紋的(de)發(fa)展,裂(lie)紋尖端應力(li)(li)(裂(lie)尖應力(li)(li))、應變集中促進金屬中氫(qing)往(wang)裂(lie)紋尖端中聚集(叫做應力(li)(li)誘導(dao)(dao)擴散(san)),最終導(dao)(dao)致應力(li)(li)腐(fu)蝕斷裂(lie)。氫(qing)脆裂(lie)紋擴散(san)機理(li)的(de)示(shi)意(yi)圖(tu)如圖(tu)3-8所示(shi)。