第六讲 金属的应力.ppt
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1、第六讲 金属的应力腐蚀和氢脆断裂机件:残余应力 外加载荷 化学介质与氢相特殊的断裂,应力腐蚀断裂与氢脆断裂。断裂形式:低应力脆断 第一节 应力腐蚀一、应力腐蚀现象及其产生条件1、应力腐蚀现象 金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下,经过一段时间后所产生的低应力脆断现象称为应力腐蚀断裂(SCC)。不是应力作用下的机械性破坏与化学介质作用下的腐蚀性破坏的迭加,而是在应力与化学介质的联合作用下按特有机理产生的断裂。2、产生条件 应力、化学介质和金属材料三者是产生应力腐蚀的条件。(1)应力:机件承受工作应力和残余应力 化学介质诱导开裂过程中起作用的是拉应力,包括残余拉应力。(2)化学介质:在特定的化学
2、介质中,某种金属材料产生应力腐蚀。(3)金属材料:纯金属不会产生应力腐蚀,所有合金对应力腐蚀都有不同程度的敏感性。二、应力腐蚀断裂机理及断口形貌特征1、应力腐蚀断裂机理阳极膜破坏理论 合金 表面形成钝化膜(钝化状态)局部地区钝化膜破裂 新鲜表面 阳极 腐蚀微电池 阳极溶解 蚀坑 应力集中 阳极电位降低 加速阳极金属溶解。化学介质拉应力作用电解质溶液中 应力腐蚀现象只有金属在介质中生成略具钝化膜的条件下,即金属和介质处于某种程度的钝化与活化过渡的情况下最易发生。应力腐蚀裂纹的形成与扩展途径:穿晶 沿晶。2、应力腐蚀断口特征宏观形貌:与疲劳断口相似,有亚稳扩展区和最后瞬断区。显微裂纹:分叉现象,呈
3、枯树枝状。微观形貌:一般沿晶断裂,也可是穿晶解理断裂。3、应力腐蚀力学性能指标 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金属材料的抗应力腐蚀性能。预制裂纹试样,引入应力场强度因子K1概念,得到两个重要的力学性能指标:应力腐蚀临界应力场强度因子K1SCC,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。4、防止应力腐蚀的措施 合理选择金属材料,减少或消除机件中残余拉应力,改变化学介质条件及采用电化学方法防护。第二节 氢脆一、氢在金属中的存在形式1、氢脆:氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂氢脆断裂(氢脆)。2、金属中氢的来源:内含的与外来的。3、存在形式:一般以间隙原子状态固溶
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