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(ying)力(li)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. 應變(bian)產(chan)生活性通道應力腐蝕 


   應(ying)(ying)(ying)變(bian)產生活(huo)性通道應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)是指(zhi)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)在應(ying)(ying)(ying)力(li)作用下(xia)(xia)同金屬基體一(yi)起(qi)變(bian)形(xing)時(shi)發生破(po)裂,裂隙處暴露出的(de)金屬成為活(huo)化(hua)(hua)陽極,發生溶(rong)解。在腐蝕(shi)過(guo)(guo)程中,鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)破(po)壞的(de)同時(shi)又會(hui)使破(po)裂的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)修(xiu)復,在連(lian)續發生應(ying)(ying)(ying)變(bian)的(de)條件下(xia)(xia)修(xiu)復的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)又遭破(po)壞。此過(guo)(guo)程周而復始不斷(duan)發生,當應(ying)(ying)(ying)力(li)超過(guo)(guo)修(xiu)復后(hou)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)強度,應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)即可發生,直至脆(cui)斷(duan),如圖3-7所示。該理論著重說明(ming)了應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)重要作用。


3. 氫(qing)脆型(xing)應力腐蝕


  腐蝕(shi)電池是(shi)由小陰(yin)極(ji)(ji)和大陽極(ji)(ji)組成(cheng),這時大陽極(ji)(ji)發生溶解表現為均(jun)勻(yun)性腐蝕(shi)。小陰(yin)極(ji)(ji)區的陰(yin)極(ji)(ji)過程中,如(ru)果發生析氫(qing)的話,將發生陰(yin)極(ji)(ji)區金屬的集(ji)中性滲氫(qing),在持(chi)續載荷作用下氫(qing)促(cu)進塑(su)性應(ying)(ying)變而導(dao)致脆(cui)斷,應(ying)(ying)力腐蝕(shi)就會順(shun)利(li)發展(zhan)。隨著(zhu)裂紋(wen)(wen)(wen)的發展(zhan),裂紋(wen)(wen)(wen)尖端應(ying)(ying)力(裂尖應(ying)(ying)力)、應(ying)(ying)變集(ji)中促(cu)進金屬中氫(qing)往裂紋(wen)(wen)(wen)尖端中聚集(ji)(叫做應(ying)(ying)力誘導(dao)擴散),最終導(dao)致應(ying)(ying)力腐蝕(shi)斷裂。氫(qing)脆(cui)裂紋(wen)(wen)(wen)擴散機理的示(shi)(shi)意(yi)圖(tu)如(ru)圖(tu)3-8所(suo)示(shi)(shi)。