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应力腐蚀开裂 (SCC) 是工程材料在腐蚀性环境中逐渐降解的过程。每年,许多延展性金属和合金都会因应力腐蚀开裂而失效,应力腐蚀开裂始于暴露于腐蚀环境时裂纹的萌生、扩展和扩展,达到破坏性极限。因为应力腐蚀开裂是合金和环境特定的,所以机制差异很大。在一种环境中表现出 SCC 特性的金属在另一种环境中可能不易受到 SCC 攻击。然而,实际的应力腐蚀开裂过程尚未得到深入研究。
应力腐蚀开裂是一个缓慢而渐进的失效过程。SCC 可以在很少或根本没有外部腐蚀迹象的情况下开始并扩散。由腐蚀、磨损或其他因素产生的表面缺陷会导致裂纹的形成。
应力腐蚀开裂(SCC)是一种发生在钢铁工业中并在腐蚀环境中引发裂纹的晶间腐蚀。考虑到钢是管道、发电厂、化学工业、建筑等设施中较常用的工业材料,应力腐蚀开裂是一个主要问题。
应力腐蚀开裂方法的失败是由三个主要因素引起的:
1、抗拉强度(通常是由于操作施加的应力、热应力或来自焊接和制造的残余应力)
2、腐蚀性环境
3、处于特定冶金状态的敏感材料会导致组件过早失效。
温度和时间是另外两个可能导致应力腐蚀开裂的因素。
零件上存在的裂纹和其他缺陷会加速 SCC 中的变形过程。SCC 失效本质上是快速和灾难性的,并且它们通常发生在比屈服应力低得多的应力水平下。以下是 SCC 的一些常见实例:
富氨环境中黄铜的季节性开裂
不锈钢在存在苛性碱、氯化物和连多酸时会发生敏化和应力腐蚀开裂。
应力腐蚀开裂的分类
根据实际的 SCC 工艺,已经发现了各种形式的应力腐蚀开裂。
氯化物应力腐蚀开裂:在氯离子和氧气存在的情况下,在高温下与拉伸机械应力相结合时,奥氏体不锈钢中会出现这种情况。
碱脆:在碱环境中,氢含量高的不锈钢很常见。
在石油和化学工业中,钢的 SCC 开裂发生在硫化氢条件下。
氨应力腐蚀:黄铜在氨环境中开裂。
聚合材料开裂:聚合物材料由于施加应力和环境反应而开裂。
应力腐蚀开裂特征
SCC具有以下*特的特点:
应力腐蚀开裂失效发生在比材料的屈服应力低得多的应力水平上。
尽管 SCC 材料具有延展性,但它们的失效机制是脆性的。
腐蚀是应力腐蚀开裂中较常见的裂纹原因。
晶间和穿晶裂纹是应力腐蚀开裂在微观尺度上的主要特征。晶间裂纹在晶界处形成,而穿晶裂纹则跨晶粒形成。