值K1SCC，但铝合金却没有明显的门槛值，其门槛值 只能根据指定的试验时间而定。一般认为对于这类
试验的时间至少要1000小时，使用这类K1SCC数据时 必须十分小心。特别是如果所设计的工程构件在腐
蚀性环境中应用的时间比产生K1SCC数据的试验时间 长时，更要小心。
2、除了用K1SCC来表示材料的应力腐蚀抗力外，也可测量裂纹 扩展速率da/dt。 由上可见，当应力腐蚀裂纹顶端的KI＞KSCC时，裂纹就会 不断扩展。单位时间内裂纹的扩展量称为应力腐蚀裂纹扩展 速率，常用da/dt表示。
试验证明，da/dt与KI有关。在lg(da/dt)-KI的坐标图上， 其关系曲线如图所示：
3、SCC裂纹构件的使用寿命
根据KISCC和裂纹扩展速率da/dt，能够评估构 件的安全和寿命。由于KI<KISCC，时，构件是安全 的，所以可以利用KISCC计算出临界裂纹的长度a0.如 果a<a0，则裂纹不扩展，可以不考虑应力腐蚀的问 题；如果a>a0，则在工作应力下裂纹会因应力腐蚀 而不断扩展。此时，可以根据裂纹扩展速率来预测
第6章 材料在环境介质作用下 的力学行为
前言 材料在应力和环境条件下的共同作用引起材料力
学性能的下降、发生的过早脆性断裂现象称为材料的 环境诱发断裂或环境敏感断裂。
环境敏感断裂的分类： 根据构件的受力状态：应力腐蚀开裂；腐蚀疲劳断裂； 微动腐蚀等 从破坏机理看：裂纹顶端阳极溶解引起的应力腐蚀断 裂；阴极析氢引起的氢脆或氢致断裂。 从材料的种类看：金属材料的环境敏感断裂；玻璃、 陶瓷的环境敏感断裂；聚合物的环境敏感断裂； 从环境介质：气态、液态、固态的的环境敏感断裂
6.1 应力腐蚀
6.1.1 应力腐蚀的特点
材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引
起的破坏叫应力腐蚀。
应力的危险性正在于它常发生在相当缓和的介 质和不大的应力状态下，而且往往事先没有明显的 预兆。
应力腐蚀开裂具有以下特征
(1) 造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度， 而且一般是拉伸应力。这个应力可以是外加应力，也可以是 焊接、冷加工或热处理产生的残留拉应力。最早发现的冷加 工黄铜子弹壳在含有潮湿的氨气介质中的腐蚀破坏，就是由 于冷加工造成的残留拉应力的结果。假如经过去应力退火， 这种事故就可以避免。
构件的使用寿命。
试验时保持一个恒定载荷之中试样断裂，记下
断裂时间tf，利用上式计算出初始应力强度因子KI。 用若干个试样在不同载荷下重复上述试样，得到一
系列的tf和相应的KI，画出KI-tf曲线，对应无限断 裂时间的KI就是KISCC。
实际测试中可以规定一个较长的截止时间（100 －300h）作为确定KISCC的基准。另外，利用悬臂 梁弯曲试验，也可以同时测出da/dt-KI曲线。
(5) 应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途 径常垂直于拉力轴。
(6) 应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物， 而疲劳断口的表面，如果是新鲜断口常常较光滑，有光泽。 (7) 应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。 (8) 应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断 裂。如果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹 有似人字形或羽毛状的标记。
2. 不能正确得出裂纹扩展速率的变化规律。因为这种 传统的方法是以名义应力作为裂纹扩展驱动力的，它 不能反应裂纹顶端的应力状态。只有把断裂力学引如 应力腐蚀断裂的研究中后，这问题才能得到解决。
3. 费时，不能用于工程设计。
2、裂纹试样的评价指标
通过对比可以发现：
(1)K<K1SCC时，在应力作用下，材料或零件可以长期处于 腐蚀环境中而不发生破坏。
K1SCC值，缺点是裂纹扩展趋向停止的时间很长。当 停止试验时，扩展的裂纹前沿有时不太规整，在判
定裂纹究竟是扩展了还是已停止扩展发生困难，因
此在计算K1SCC时就有一定误差。
6.1.4 影响应力腐蚀的因素
2.环境因素
奥氏体不锈钢对卤化物元素是十分敏感的；同样，一些 铜合金对含氨的环境也是很敏感的。奥氏体不锈钢固然对氯 化物产生应力腐蚀很敏感，但氯或卤素离子并不是唯一的决 定因素，产生SCC还必须有氧存在。对加铌的18-8不锈钢研 究发现，只要其中有百万分之几的氧就能和氯化物共同造成 应力腐蚀。奥氏体不锈钢在沸腾的MgCl2溶液中，只有氮浓 度超过500X10-6才产生SCC，而在氮浓度小于500X10-6时，则 不发生应力腐蚀。溶液的PH值对应力腐蚀的敏感性也有很大 的影响。
(2)K1SCC<K<K1C时，在腐蚀性环境和应力共同作用下，裂 纹呈亚临界扩展，随着裂纹不断增长，裂纹尖端K值不 断增大，达到K1C时即发生断裂。
(3)K>K1C时，加上初始载荷后立即断裂。尽管初始K值不 同，裂纹扩展速率和断裂时间也不同，但材料的最终 破坏都是在K=K1C时发生的。
应该指出，高强度钢和钛合金都有一定的门槛
一种是载荷恒定，使K1不断增大的方法，最常 用的是恒载荷的悬臂梁弯曲试验装置。另一种测定
K1SCC的方法是位移恒定，使K1不断减少,用紧凑拉伸 试样和螺栓加载。
这两种方法各有其优缺点。用悬臂梁弯曲方法可
得到完整的K1初始-断裂时间曲线，能够较准确的确定 K1SCC，缺点是所需试样较多。恒位移法不需特殊试 验机，便于现场测试，原则上用一个试样即可测定
(2) 应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。
(3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成 应力腐蚀。例如α黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而 β黄铜在水中就能破裂。
(4) 应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9-10-6m/s，有点象疲 劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临 界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。
典型的应力腐蚀照片
6.1.2典型材料的应力腐蚀
2. 不锈钢在氯化物溶液中的应力腐蚀
3. 铜合在氨水溶液中的应力腐蚀
6.1.3 应力腐蚀抗力指标及测试方法
早期对应力腐蚀开裂的研究，通常采用光滑试样在拉应力 和化学介质共同作用下，依据发生断裂的持续时间来评定材 料的抗应力腐蚀性能。
进行试验时，采用一组相同的试样，在不同 的应力水平作用下测定其断裂时间tf ,作出σ－tf 曲线。断裂时间随外加拉伸应力的降低而增加 。