不銹鋼的腐(fu)蝕疲勞極(ji)限一般界定為在指定的循環次數(shu)的強度。腐(fu)蝕疲勞的斷(duan)口也由三部分組(zu)成:疲勞源、疲勞裂(lie)紋擴展區和瞬時(shi)斷(duan)裂(lie)區。在疲勞裂(lie)紋擴展區往往覆(fu)蓋有腐(fu)蝕產物,瞬時(shi)斷(duan)裂(lie)區與(yu)一般疲勞斷(duan)口相同。腐(fu)蝕疲勞可劃(hua)分為四種形式:
(1)在腐蝕(shi)全過程中,金(jin)屬處于活化狀態。腐蝕(shi)疲勞裂紋(wen)往(wang)往(wang)產(chan)生于蝕(shi)孔的底部,斷口(kou)粗糙,裂紋(wen)上覆蓋有腐蝕(shi)產(chan)物。
(2)在破裂過(guo)程中,金屬處于(yu)鈍(dun)化狀態,沒有(you)蝕(shi)孔(kong),只有(you)少數裂紋,這種腐蝕(shi)疲(pi)勞(lao)(lao)難于(yu)與(yu)通常的疲(pi)勞(lao)(lao)相區(qu)別。
(3)腐蝕疲(pi)勞處(chu)于(yu)(yu)不穩定的鈍(dun)化(hua)狀(zhuang)態(tai),開始時金屬處(chu)于(yu)(yu)鈍(dun)化(hua)狀(zhuang)態(tai),經一定循(xun)環周次(ci)后(hou),由(you)于(yu)(yu)位錯移動(dong)產(chan)生的擠出型滑移臺階使金屬變為(wei)活化(hua)狀(zhuang)態(tai)。
(4)腐蝕(shi)疲勞處于受干擾的(de)鈍化狀(zhuang)態,如腐蝕(shi)疲勞與應(ying)力腐蝕(shi)破裂、點蝕(shi)或晶間腐蝕(shi)疊加(jia)發(fa)生。
許多雙(shuang)相不(bu)銹鋼具有良好的抗局部腐蝕性能,因此也有高的腐蝕疲勞抗力。
不銹鋼(gang)腐蝕疲勞裂紋源的形成機制有多種(zhong)模型(xing):
a. 點(dian)蝕形成裂紋機制(zhi)
點蝕坑(keng)成為應(ying)力集中的地方,在循環應(ying)力的作用下,蝕坑(keng)處出(chu)現滑移(yi)(yi)臺階,然(ran)后滑移(yi)(yi)臺階優先溶解(jie),形成裂紋源。
b. 吸附(fu)理論(lun)
介質中活性(xing)離子(zi)被金屬(shu)表面吸附,在微觀(guan)縫隙處產生楔子(zi)作用,應力(li)集中,并降低(di)金屬(shu)結(jie)合力(li),成為疲勞源。
c. 滑移溶解機制
在(zai)循(xun)環(huan)應力下(xia),滑(hua)移(yi)過程出現滑(hua)移(yi)臺階,破壞了(le)(le)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的鈍化(hua)膜而暴露出新鮮(xian)金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian),新鮮(xian)金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)被(bei)(bei)溶解。在(zai)反向滑(hua)移(yi)時(shi),被(bei)(bei)溶解的表(biao)(biao)面(mian)(mian)不(bu)能(neng)重新閉合(he)。這樣(yang)在(zai)循(xun)環(huan)應力下(xia),滑(hua)移(yi)臺階不(bu)斷被(bei)(bei)溶解,促進了(le)(le)裂紋的萌生。
d. 表(biao)面膜破裂機(ji)制
在循環應力作(zuo)用下,表面膜破裂(lie)(lie),破裂(lie)(lie)處(chu)成為微陽極,周圍膜成為大陰極,在介質和應力共同(tong)作(zuo)用下,膜破裂(lie)(lie)處(chu)較(jiao)快地溶解成為疲勞裂(lie)(lie)紋(wen)核心。
腐蝕疲勞裂紋的(de)(de)擴展主要有兩種機制:陽極溶解(jie)和氫(qing)脆。陽極溶解(jie)和制認為,機械破裂造成的(de)(de)新(xin)鮮表(biao)面在腐蝕環(huan)境(jing)中(zhong)遭到陽極溶解(jie),從(cong)而增大(da)裂紋擴展速率。氫(qing)脆機制認為,當氫(qing)進(jin)入金屬裂縫(feng)尖(jian)(jian)(jian)端,弱(ruo)化(hua)了(le)(le)金屬鍵,在下一循環(huan)載荷時增大(da)了(le)(le)裂紋的(de)(de)擴展。近年的(de)(de)一些看(kan)法認為,這是(shi)兩個相互(hu)關聯的(de)(de)過程。陽極溶解(jie)使局部裂紋尖(jian)(jian)(jian)端環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)(de)pH降低(di),從(cong)而增加氫(qing)進(jin)入金屬裂紋尖(jian)(jian)(jian)端的(de)(de)概率。