——但是已产生微裂纹的无法恢复
形变速率与温度的综合作用：
③ 施加不同的载荷F，使裂纹前端产生不同 大小的初始应力场强度因子KI,
→ KI初始－tf曲线。
五、预防应力腐蚀断裂的措施
1、消除或减少机件中的残余拉应力。 （1）退火消除残余应力。 （2）改变应力状态：
采用喷丸、表面热处理——表面压应 力；
构件结构的改进——减小应力集中
2、改善介质条件： 消除或减少助长应力腐蚀开裂的有害
④ 应力腐蚀断裂速度(10－4-10－1cm/h)远 大于工业上正常纯腐蚀速度(10－5 cm/h)
பைடு நூலகம்
三、应力腐蚀断裂机理 1 钝化膜破坏机理： (1)拉应力→引起滑移→局部保护膜破裂；
(2)阳极反应——蚀坑 M→ M+n + ne ┗ 裂纹产生
(3)尖端产生应力集中， 使阳极电位下降，溶解 加速——裂纹扩展
试验速度下不呈现脆性。 ——对应变速度的敏感性是氢脆区别于其它
脆性的明显标志之一。 ——提高应变速度可降低材料对氢脆敏感度
(2)对温度敏感 只在一定温度范围内出现。 高强度钢：－100～150℃，尤室温敏感
——氢脆区别于其它脆性的标志之二。 (3)具可逆性
有氢脆的材料通过调整温度、脱氢或冲 氢处理、应变速率的调整，可使氢脆现象消 除或重现。
不发生应力腐 蚀的最大应力
场强度因子 ——KISCC
某种钛合金预制裂纹试样的KI－tf曲线
引入：应力腐蚀临界应力场强度因子KISCC （1）定义：
试样在特定化学介质中不发生应力腐 蚀断裂的最大应力场强度因子，也称为应 力腐蚀门槛值。
（2）意义：表示含有宏观裂纹的材料在 应力腐蚀条件下的断裂韧度。
一定的材料与介质，KISCC值恒定。 ——力学性能指标，
第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂
第一节 应力腐蚀
一、应力腐蚀断裂现象 应力腐蚀现象最先发现于黄铜零件中
一次大战中，冷冲子弹壳，开裂现象 ┗含微量氨气的海风——
子弹壳开裂现象： 润滑用肥皂水中含微量铵离子
又例： 1967年12月美国俄亥俄桥突然塌陷，死
46人，钢梁：应力＋大气中微量H2S。 铆接锅炉爆炸：水中含少量NaOH，造成
应力腐蚀断裂机理简图
2 应力腐蚀断裂过程 (1) 孕育阶段：裂纹产生前 (2) 裂纹亚稳扩展阶段：裂纹缓慢扩展 (3) 裂纹失稳扩展阶段：最后的机械破坏
3 断口形貌 (1)宏观形貌特征：
与疲劳断口相似，裂纹起源于表面， 有亚稳扩展区和最后瞬断区——宏观上 是脆性断裂。
(2)微观形貌特征: a、泥状花样及腐蚀坑 b、多为沿晶断裂，少量穿晶解理断裂； c、应力腐蚀的显微裂纹有分叉现象。
低碳钢的碱脆。 飞机起落架断裂 ┗ 低合金超高强度钢的氢脆 另：奥氏体不锈钢的氯脆
共性： 应力与某种腐蚀介质共存——应力腐蚀断裂
二、应力腐蚀断裂定义及产生条件 1 定义：材料在拉应力和特定的环境介质
共同作用下，经过一段时间，所产生的低 应力脆性断裂现象，称为应力腐蚀断裂。
危害：缓和的介质＋较小的应力 导致应力腐蚀破坏的介质为不腐蚀或
四、应力腐蚀力学性能指标
1、不发生应力腐蚀的临界应力σSCC 早期：光滑试样，(应力＋介质)环境下，
测定σ-tf(不同应力水平-断裂时间)关系曲线
90%tf
σSCC
缺点：
t裂纹形成≈90%tf 不能真实反映 带裂纹试样
光滑试样的应力腐蚀的σ－tf关系曲线
2、应力腐蚀临界应力场强度因子KISCC 采用预制裂纹的试样： 裂纹＋应力——应力场强度因子
氢脆类型及脆化机制
二、氢致延滞断裂产生机理：
当原子态氢结合成H2受阻时，原子态H 进入金属，氢在刃型位错处聚集，形成氢 气团
拉应力下，位错运动 →氢气团钉扎 作用→应变硬化
位错运动受阻 →位错塞积，氢原子 聚集→产生应力集中→产生裂纹→扩展→ 断裂→氢脆。
三、氢致延滞断裂的特点 (1) 对应变速度敏感 变形速度愈慢，脆性发展愈明显； 静载荷能够反映氢的影响，而标准拉伸
（3）断裂判据：
① 裂纹尖端KI初始≥KIC时，立即断裂。 ┗ 断裂判据
② 当KISCC<KI初始<KIC时， 随KI初始↓，断裂时间↑。
③ KI初始< KISCC 时，不断裂
（4） KISCC测定方法： ① 预制裂纹试样＋化学介质，
② 在恒定载荷(拉伸应力)下，测定发生断 裂时间与初始应力场强度因子(KI初始)的关系;
原子态氢数量、扩散能力、基体受力状况等
阴极反应引起脆性时
┗ 阴极反应敏感型应力腐蚀
a 应力腐蚀断裂
b 氢致延滞断裂
一、氢脆概念 由于氢和应力的共同作用而导致金属材料
产生脆性断裂的现象，称为氢脆断裂(氢脆)。
类型： 氢蚀、 白点(发裂)、 氢化物致脆 氢致延滞断裂
类型 氢蚀
白点 (发裂)
脆化机制
化学离子。 离子交换法、添加缓冲剂等。
3、合理选材： 根据介质，避开敏感合金(表6－1)
4、采用电化学保护 外加电位，使偏离腐蚀电位
第二节 氢脆
钝化膜破坏机理
——阳极反应敏感型应力腐蚀
两极反应：
原子态氢：
阳极：Fe→Fe2 ＋ ＋2e
溶入钢中会
阴极：H+＋e→H；2H→H2↑ 引起脆性
故：阴极反应是否引起脆性取决于溶入金属的
轻微腐蚀； 导致应力腐蚀破坏的应力为极小应力
2 应力腐蚀的特征 ①造成应力腐蚀破坏的应力一般是拉应力；
实质：压应力腐蚀破坏速度极小 ② 只有特定的合金成分与特定的介质相组 合才会造成应力腐蚀破坏——表6－1；
Al-Mg合金系：WMg>4%时 —— ①、 ②亦为产生的条件
③只有合金才产生应力腐蚀，纯金属极少。 例如：a、氢氧化铵溶液中 纯铜————无脆化现象 含0.004%P的铜——脆化现象 b、硝酸盐中： 纯铁无脆化，工业纯铁脆化
氢与材料中第二相反应生成高压 气体(例：钢中氢与碳化物生成 CH4)，气体在晶界聚集造成脆性。
过饱和氢在金属中偏聚形成氢气， 体积膨胀引起大的内应力，导致 微裂纹，裂纹断面呈银白色椭圆 状。
氢脆类型及脆化机制
类型
脆化机制
氢化物致 氢和金属原子形成脆性氢化物。 脆
氢致延滞 含一定量固溶态氢的金属，在低于材料 断裂 屈服强度的应力持续作用下，经过一段 孕育期后，在金属内部尤其是三向拉应 力区形成裂纹、裂纹逐步扩展、最后突 然脆性断裂的现象。