3个阶段Three stages
2 SCC破裂类型
– 裂纹起源 – 介质缓慢攻击产生凹坑 – 慢速裂纹扩展 – 快速断裂
3. 一般过程
Stress corrosion cracking
3. 一般过程
4. 影响因素
1．物理冶金因素 例如，金属材料的冶炼方式、化学成分及其偏析情况 ，组织、晶粒度、晶格缺陷及其分布情况，材料的物理 、化学及机械等方面的性能，材料的热处理状态及表面 状况等等
一 SCC
材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性 开裂破坏现象称为应力腐蚀开裂，简称应力腐 蚀。应力腐蚀是危害最大的腐蚀形态之一。应 力腐蚀应是电化学腐蚀和应力机械破坏互相促 进裂纹的生成和扩展的过程。 敏感的合金、特定的介质和一定的静应力是发生 应力腐蚀的三个必要条件。对于一定的材料， 其应力腐蚀只在特定的介质中发生。这种材料 与敏感介质的组合关系，称为应力腐蚀体系。 应力腐蚀的机理分为阳极溶解和氢脆机理两种。
Stress corrosion cracking
5. 特点
Stress corrosion cracking
5. 特点
Stress corrosion cracking
5. 特点
低碳钢在硝 酸盐溶液中 的应力腐蚀 破裂是典型 的沿晶破裂 ，呈“冰糖 状”断口
Stress corrosion cracking
4. 影响因素 3． 介质环境因素 金属材料所处的介质的性质、成 分、浓度、pH值、温度等等因素 都对应力腐蚀破裂有很大的影响．
4. 影响因素
4 电极电位的影响 电位对应力腐蚀破裂起决定性作用。应力腐 蚀破裂只发生在一定的电位范围内，这个范围 大约只有几百mv。不同材料在不同介质中发 生应力腐蚀的电位区(敏感电位区)不同。
Mechanisms
2 SCC破裂类型
Mechanisms
阳极溶解机理——沿晶
2 SCC破裂类型
晶界区的结构及成分与区内有很大的区别。对于单相 合金，由于晶界偏析或选择性溶解，使晶内成分与晶 界成分有显著差异。若晶界电位较付活化。 电位不仅与成分有关，还与介质有关。 不仅晶界偏析导致成分的差异，晶界沉淀导致的邻近 区域的溶质贫乏所引起的晶间腐蚀，是早为人们熟知 的现象。例如，奥氏体不锈钢及Cr23C6的沉淀
4. 影响因素
4. 影响因素
4. 影响因素
4. 影响因素
4. 影响因素
2． 力学因素 应力腐蚀与材料所承受的载荷性质、大小及 应力分布状态等有关；同时还与材料所经受的 加工过程和服役过程的应力应变的大小变化和 历史过程有关．例如，金属材料在经过焊接加 工以后，由于焊接过程所引起的应力应变的状 况，将对应力腐蚀破裂有直接的影响．
5. 特点 (1)应力腐蚀裂纹往往是从接触腐蚀介质的表 面开始，向金属的内部扩展，在压力容器中， 应力腐蚀裂纹往往是从容器的内表面开始，沿 壁厚向外表面扩展，直至泄漏或破裂，开始时 往往不易被发现． (2)应力腐蚀裂纹的萌生和扩展有一个过程， 所以它是一种延迟性的破裂形式。可以很短， 也可能很长，可以从几秒到几十年．
Stress corrosion cracking
5. 特点
(3)应力腐蚀破裂是材料在特定的介质环境中 的低应力脆性破坏．产生腐蚀破裂的应力往往 低于材料的屈服强度，断裂前很少有宏观的塑 性变形． (4)应力腐蚀裂纹的形态，从横断面的金相照 片来看，裂纹有许多分枝，往往呈根须状，它 与纯机械应力造成的裂纹形态截然不同；从裂 纹表面的纵断面金相照片来看，裂纹的形貌像 一条河流，河床有宽有窄，还有许多湖泊，是 腐蚀坑。
Intergranular Stress Corrosion Cracking (IGSCC)
Stress corrosion cracking
5. 特点
图片
Stress corrosion cracking
5. 特点 (5)应力腐蚀破裂的断口，在裂纹源或亚临界 扩展区内，出于腐蚀介质的侵蚀作用，断口表 面往往呈黑色或灰色，并有腐蚀产物存在。在 机械失稳区内的断口表面，常常有放射性花纹 或人字纹。
氢原子的半径只有5x 10—6mm， 当它进入铁基晶 体氢在室温时，在：Fe中的 溶解度非常小。温度 升高，其溶解度增加
Stress corrosion cracking
6.环境氢脆破裂机理
Stress corrosion cracking
6.环境氢脆破裂机理
2 氢压理论
金属内部的过饱和的氢必然要退出，直到建立起 平衡压力为止．几乎所有金属材料的内部都包含 有许多宏观和微观的缺陷。由晶格中逸出的氢， 往往容易在缺陷处聚集， 产生巨大的压力，氢 压力超过某一临界值(接近晶体的弹性强度)，材 料即脆化
Mechanisms
阳极溶解机理——穿晶 OA—溶液浸入膜中孔洞，发生阳极溶解 AB——阳极反应产物封闭孔洞， 修补钝化膜。 BC——膜破坏，发生阳极溶解，形成微 裂纹。 CD——C点时裂纹张开，D点为断裂 点。对应于C及D的时间分别叫作孕育期 断裂时间。 DE——断面又迅速成膜。
2 SCC破裂类型
Mechanisms
阳极溶解机理——沿晶
2 SCC破裂类型
在某些介质中，相对于合金的 基体，晶间沉淀相也可以是阳 极相，从而导致晶问腐蚀。在 强氧化性介质 中，不锈钢中的sigma(FeCr) ，可以选择地被优先溶解，从 而导致晶间腐蚀
Mechanisms
阳极溶解机理——沿晶
2 SCC破裂类型
应力作用 上述曲各种晶间腐蚀，可以说明沿晶的应力腐蚀断裂途径， 但是，若应力对于腐蚀没有影响，则只是应力协助的晶间腐蚀 蚀破坏。在应力腐蚀系统中，应力的更重要作用是破坏金属表 面的保护膜，使新鲜的金属表面与腐蚀介质直接接触。无膜金 属与有膜金属之间的电位差很大，远大于所测定的晶界区微电 池的电位差。因此，在阳极溶解理论中，保护膜的破坏是应力 的重要作用。基于这种机理，由于压应力也可以破坏保护膜， 应该也引起应力腐蚀开裂。与拉应。
Stress corrosion cracking
5. 特点
(6)应力腐蚀裂纹有晶间型的、穿晶型的和混合型的，
在一般情况下，低碳钢、低合金钢、铝合金、黄铜 等是晶间破裂，裂纹大致是沿垂直于拉应力方向的晶 界向金属内部的纵深方向延伸；航空用超高强钢，似 乎是沿原奥氏体晶界断裂。黄铜和在氯化物溶液中的 奥氏体不锈钢，大多数情况下是穿晶型的。奥氏体不 锈钢在热减溶液中的应力腐蚀裂纹是穿晶型的还是晶 间型的，决定于介质温度。
2 SCC破裂类型
裂纹的伸展，裂纹尖端的电化学 溶解超了主要作用，· 而这种溶解 是由于应力不断破坏裂纹尖端的 钝化膜所引起的，这是应力导致 的腐蚀断裂。
2 SCC破裂类型
2 SCC破裂类型
阳极溶解机理
1 2
裂缝和裂尖钝化 应变导致裂纹尖端钝化膜破裂,产生活化腐蚀
3 4
裂尖再钝化 重复 1

Mechanisms
阳极溶解机理——沿晶
2 SCC破裂类型
应力作用 总之，应力腐蚀过程中，应力导致的应变破坏了保护膜，形 成了局部阳极区；在这个阳极区中，腐蚀沿着已存在的晶界阳 极区加速进行，应力与腐蚀协同进行，导致了断裂。
Mechanisms
阳极溶解机理——穿晶
2 SCC破裂类型
“滑移一溶解一断裂”。“滑移”是金属在应力作用下的一种 主要形变方式；“溶解”是应力协同腐蚀进行的；“断裂”是 穿晶的。 1 电化学基础 断裂电位在活化—钝化以及钝化—再活化过渡区的很狭的电位 范围。在应力的作用下，由于钝化膜的破坏，电位向活化区移 动。 OA——溶液浸入膜中孔洞，发生阳极溶解。
Mechanisms
阳极溶解机理——穿晶 钝化膜破坏后，阳极电流随时间的 变化有如下三类曲线， 曲线I——膜能迅速修补，腐蚀量 很微小。 曲线III—膜的修补最慢。产生蚀坑 。 曲线II——膜的修补速度介于I及III 之间，易于产生应力腐蚀
2 SCC破裂类型
Mechanisms
阳极溶解机理——穿晶
5. 特点 从断口的扫描电镜照片上看，晶 间型破裂断口呈冰糖状 的脆性断 口；穿晶型破裂断口一般呈准解 理或解理状的脆性 断口。
Stress corrosion cracking
5. 特点
Stress corrosion cracking
6.环境氢脆破裂机理
1．氢的扩散机理
如果裂纹尖端处于阴极区，则由于阴极反应的 结果，使介质中的氢离子获得电子还原成氢原 子。氢 原子一部分结合成氢分子选出；一部分 原子氢要向金属基体 的内部扩散。
一 SCC
1
三个主要特征
必须有应力 •腐蚀介质是特定的 •断裂速度约在10-8~10-6m/s数量范围内， 远大于没有应力时的腐蚀速度，又远小于单 纯力学因素引起的断裂速度。一般呈脆性断 裂。
•
一 SCC
SCC
2 SCC破裂类型
应力腐蚀破裂按照电化学的观点，基本上可以分为两大 类，一类是裂纹尖端处于阳极区，以阳极快速溶解占主导地 位的，称之为应力—阳极开裂，通常称这类破裂型式为应力 腐蚀破裂；另一类是裂纹尖端处于阴极 区，以阴极反应为主，阴极反应的结果是原子氢大量地进入 金属的内部，产生氢脆，这种形式的破坏，称之为应力—阴 极开裂——环境氢脆