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、應力腐蝕實驗(yan)的試樣


 應力腐(fu)蝕實驗的(de)試樣一般可分為三類：光滑試樣、缺口試樣和預制裂紋試樣。


  1. 光滑試樣(yang)


光(guang)滑(hua)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)是在傳統力學實(shi)驗中常用的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)，也是應力腐蝕實(shi)驗中用得最多的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)類型。應力腐蝕實(shi)驗中靜止加載的光(guang)滑(hua)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)可以分(fen)為三大類：彈(dan)性應變(bian)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、塑(su)性應變(bian)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)和殘余應力試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)。彈(dan)性應變(bian)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)包括彎梁試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、C形環試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、O形環試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、拉伸試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)和音叉試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)。


  2. 缺口試樣


  缺(que)口試樣是模擬(ni)金屬材料中宏觀裂紋和(he)各(ge)種加工缺(que)口效應以考察材料應力腐(fu)(fu)蝕敏感性(xing)的專(zhuan)門試樣。使用(yong)缺(que)口效應有以下優點：①. 縮短孕育期，加速(su)應力腐(fu)(fu)蝕進程(cheng)；②. 使應力腐(fu)(fu)蝕限定于缺(que)口區(qu)域；③. 改善測量(liang)數(shu)據(ju)的重現性(xing)；④. 便于測量(liang)某些參數(shu)，如裂紋擴展速(su)率(lv)。


 3. 預(yu)制裂紋試樣


  預(yu)制(zhi)裂(lie)(lie)紋試(shi)(shi)樣是預(yu)開(kai)機械缺口(kou)并(bing)經疲勞(lao)法處理(li)產生(sheng)裂(lie)(lie)紋的試(shi)(shi)樣，通過(guo)(guo)應(ying)力腐蝕(shi)實驗和斷(duan)裂(lie)(lie)力學分析，測試(shi)(shi)結果(guo)可用于工程設計(ji)、安全(quan)評定和壽命設計(ji)。這(zhe)種基于斷(duan)裂(lie)(lie)力學的預(yu)制(zhi)裂(lie)(lie)紋試(shi)(shi)樣，由(you)于顯著(zhu)地縮短了孕育期而加速應(ying)力腐蝕(shi)破壞，測試(shi)(shi)時間短，數據比較集中(zhong)，便于研究裂(lie)(lie)紋擴展動(dong)力學過(guo)(guo)程。



二、應力(li)腐蝕(shi)實(shi)驗的加載(zai)方式


 在(zai)應力腐蝕實(shi)驗(yan)中，應根據實(shi)驗(yan)目的選擇(ze)合適的試(shi)樣(yang)類型和(he)加(jia)載方式(shi)。加(jia)載方式(shi)通常可以分(fen)為恒(heng)載荷(he)、恒(heng)變形和(he)慢應變速率(lv)拉伸加(jia)載三(san)種方式(shi)。


 1. 恒載荷加載方式


 利用砝(fa)碼、力(li)(li)矩、彈簧(huang)等(deng)對(dui)試(shi)樣(yang)施(shi)加(jia)一定(ding)的載(zai)(zai)(zai)荷(he)進行應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)。這種(zhong)加(jia)載(zai)(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)的方式往往用于模擬工程構件可(ke)能受到的工作應(ying)力(li)(li)和加(jia)工應(ying)力(li)(li)。可(ke)采(cai)(cai)用直接(jie)拉伸加(jia)載(zai)(zai)(zai)，如在一端(duan)固定(ding)的試(shi)樣(yang)上直接(jie)懸(xuan)掛砝(fa)碼；也可(ke)采(cai)(cai)用杠(gang)桿系統加(jia)載(zai)(zai)(zai)，這種(zhong)方式始終具有恒(heng)(heng)定(ding)的外加(jia)載(zai)(zai)(zai)荷(he)。恒(heng)(heng)載(zai)(zai)(zai)荷(he)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)雖然外加(jia)載(zai)(zai)(zai)荷(he)是恒(heng)(heng)定(ding)的，但試(shi)樣(yang)在暴露過(guo)程中由于腐(fu)蝕(shi)(shi)和產生裂紋使(shi)其橫截(jie)面積不斷減(jian)小，從而使(shi)斷裂面上的有效應(ying)力(li)(li)不斷增加(jia)。與恒(heng)(heng)變形實(shi)(shi)驗(yan)(yan)相比(bi)，必然導致(zhi)試(shi)樣(yang)過(guo)早斷裂。恒(heng)(heng)載(zai)(zai)(zai)荷(he)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)條件更為(wei)嚴苛，試(shi)樣(yang)壽命更短(duan)，應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的臨界應(ying)力(li)(li)更低。


 2. 恒變形加載方式


 通過(guo)直接(jie)拉伸或(huo)(huo)彎(wan)曲使試樣(yang)變(bian)(bian)形而(er)產(chan)生(sheng)(sheng)拉應(ying)(ying)力，利(li)用具有足夠剛(gang)性(xing)的(de)(de)框(kuang)(kuang)架(jia)維持這(zhe)(zhe)種變(bian)(bian)形或(huo)(huo)者直接(jie)采(cai)用加(jia)(jia)力框(kuang)(kuang)架(jia)，以保(bao)證試樣(yang)變(bian)(bian)形恒定(ding)(ding)，此(ci)為(wei)(wei)恒變(bian)(bian)形加(jia)(jia)載(zai)方(fang)式(shi)。這(zhe)(zhe)種加(jia)(jia)載(zai)應(ying)(ying)力方(fang)式(shi)的(de)(de)試樣(yang)類型及恒變(bian)(bian)形加(jia)(jia)載(zai)的(de)(de)預制裂(lie)(lie)紋(wen)試樣(yang)等均屬于恒變(bian)(bian)形加(jia)(jia)載(zai)方(fang)式(shi)。恒變(bian)(bian)形應(ying)(ying)力腐蝕實(shi)驗(yan)過(guo)程中，當(dang)裂(lie)(lie)紋(wen)產(chan)生(sheng)(sheng)后還會引起(qi)應(ying)(ying)力下降，這(zhe)(zhe)是因為(wei)(wei)應(ying)(ying)力在裂(lie)(lie)尖高度(du)集中，使裂(lie)(lie)紋(wen)張(zhang)開(kai)，而(er)且有一部(bu)分外(wai)加(jia)(jia)彈性(xing)應(ying)(ying)變(bian)(bian)轉(zhuan)變(bian)(bian)成(cheng)為(wei)(wei)塑性(xing)應(ying)(ying)變(bian)(bian)，應(ying)(ying)力下降使裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)發(fa)展放慢或(huo)(huo)終(zhong)止，因此(ci)可(ke)能觀(guan)察不到試樣(yang)完(wan)全斷(duan)裂(lie)(lie)的(de)(de)現象，只(zhi)能借助微觀(guan)金相(xiang)檢查(cha)分析裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)生(sheng)(sheng)成(cheng)。此(ci)外(wai)，為(wei)(wei)確定(ding)(ding)裂(lie)(lie)紋(wen)最初出現的(de)(de)時間，經常需(xu)要中斷(duan)實(shi)驗(yan)，取出試樣(yang)觀(guan)察。


3. 慢應變速率加(jia)載方式


 慢應(ying)(ying)(ying)變速率(lv)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)法(fa)是由P.N.Parkins 和(he) Honthorne等(deng)(deng)人提出，并作(zuo)為(wei)(wei)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)而(er)(er)建立起來的(de)(de)，1977年(nian)(nian)統一命名為(wei)(wei)SSRT.作(zuo)為(wei)(wei)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)室實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)，最初應(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)快速選(xuan)材(cai)(cai)、判(pan)斷不同(tong)(tong)合(he)金成分和(he)不同(tong)(tong)結(jie)構等(deng)(deng)對(dui)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)敏感(gan)性(xing)(xing)或對(dui)各類(lei)電(dian)化學參數的(de)(de)影響(xiang)等(deng)(deng)，近年(nian)(nian)來已用(yong)于(yu)理論研究，并逐漸成為(wei)(wei)研究應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)行為(wei)(wei)的(de)(de)經典方(fang)法(fa)，已被ISO和(he)ASTM定為(wei)(wei)判(pan)斷應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)開裂的(de)(de)一種標(biao)準方(fang)法(fa)。SSRT方(fang)法(fa)提供了(le)在傳統應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)不能迅速激發(fa)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)環境里確(que)定延性(xing)(xing)材(cai)(cai)料應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)敏感(gan)性(xing)(xing)的(de)(de)快速實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)，由于(yu)它具有可(ke)大大縮短應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)周期(qi)，并且可(ke)以采用(yong)光滑小(xiao)試樣等(deng)(deng)一系列(lie)優點，因而(er)(er)被廣泛應(ying)(ying)(ying)用(yong)于(yu)各種材(cai)(cai)料一介質的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)研究。


 一些研(yan)究(jiu)者認為(wei)：在(zai)發生應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)體系(xi)中，應(ying)(ying)(ying)力的(de)作用是(shi)為(wei)了促進(jin)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率，真正控(kong)制應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕裂紋發生和(he)(he)擴展(zhan)的(de)參數是(shi)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率而不是(shi)應(ying)(ying)(ying)力本(ben)身(shen)。事實上，在(zai)恒載荷和(he)(he)恒應(ying)(ying)(ying)變(bian)實驗中以及在(zai)實際發生應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)設備部件中，裂紋擴展(zhan)的(de)同時也(ye)或多或少地伴有(you)緩慢的(de)動態應(ying)(ying)(ying)變(bian)，應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率取決于初始應(ying)(ying)(ying)力值和(he)(he)控(kong)制蠕變(bian)的(de)各冶金(jin)參量。電(dian)子金(jin)相研(yan)究(jiu)表(biao)明，應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕是(shi)通(tong)過外(wai)加(jia)應(ying)(ying)(ying)力所(suo)產生的(de)滑移臺(tai)階上的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕產生的(de)，某(mou)一體系(xi)的(de)應(ying)(ying)(ying)力腐(fu)(fu)(fu)蝕只(zhi)在(zai)某(mou)一應(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率范(fan)圍內才顯示出(chu)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。