第六单元金属在环境介质作用下 的力学性能

金属工件在加工过程中往往产生残余应力，在服役过程中 又承受外加载荷，如果与周围环境中各种化学介质或氢相接 触，便会产生特殊的断裂现象，其中主要有应力腐蚀断裂和 氢脆断裂等，这些断裂形式大多为低应力脆断，具有很大的 危险性 。

本单元主要介绍应力腐蚀 、 氢脆和腐蚀疲劳产生的原因 、 断裂特征和影响因素等，介绍金属材料抵抗应力腐蚀 、 氢脆 和疲劳腐蚀断裂的力学性能指标及防止其断裂的措施 。

模块一应力腐蚀

能力知识点 1 应力腐蚀现象

一、应力腐蚀 金属在应力和特定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 ( Stress Corrosion Crack ，缩写为 SCC)。 发生应力腐蚀的温度一般在 50 ～ 300 ℃之间。 危害：缓和的介质＋较小的应力 1.导致应力腐蚀破坏的介质为不腐蚀或轻微 腐蚀； 2.导致应力腐蚀破坏的应力为极小应力。

SCC 在石油、化工、航空、原子能等行业中都受到广泛 的重视，如发电厂中的汽轮机叶片、钢结构桥梁、输气输 油管道、飞机零部件等，均有发生应力腐蚀的可能性。 1967 年 12 月，美国西弗吉尼亚州和俄亥俄州之间的俄亥 俄大桥突然倒塌， 死46人。 事故调查的结果就是因为 应力 ＋大气中微量H2S导致钢梁产生 应力腐蚀所致。 解放初期黄铜子弹壳开裂现象：原因是润滑用肥皂水中含 微量铵离子。

二、应力腐蚀产生的条件 （ 1 ）只有在拉伸应力作用下才能引起应力腐蚀开 裂 ( 近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引 起 ) 。

这种拉应力可以是外加载荷造成的应力，但 主要是各种残余应力，如焊接残余应力、热处理 残余应力和装配应力等。 据统计，在应力腐蚀开裂事故中，由残余应 力所引起的占 80% 以上，而由工作应力引起的则 不足 20% 。

第一次世界大战期间，用H70经过深冲成形的黄铜弹壳，在 战场上出现了大量破裂现象 。 经研究表明，经冲压加工后， 黄铜弹壳内存在残余内应力,在战场含氨气或二氧化硫等环境 介质中,产生应力腐蚀破裂或季节裂纹（季裂） 。 这个问题可 通过在240～260 ℃ 退火,消除残余应力来解决 。

（ 2 ）产生应力腐蚀的介质一般都是特定的，也就 是说，每种材料只对某些介质敏感，而这种介质 对其它材料可能没有明显作用，例如，黄铜在氨 气氛中、不锈钢在具有氯离子的腐蚀介质中容易 发生应力腐蚀，但反应过来不锈钢对氨气、黄铜 对氯离子就不敏感。

金属材
金属材料 化学介质 化学介质
料
NaOH溶液、沸腾硝酸盐
氯化物溶液，海水及海
低碳钢、低合 溶液，海水，H2S水溶
铝合金 洋性大气，潮湿性工业
金钢 液，海洋性和工业性气
气氛
氛
酸性和中性氯化物溶
氨蒸汽、含氨气氛，含
液，海水及海洋大气，
奥氏体不锈钢 铜合金 氨离子的水溶液、水蒸
热NaCl、H2S水溶液，严
汽，湿H2S，氨溶液
重污染的工业大气等
发烟硝酸，300℃以上
热浓NaOH溶液，HF溶
镍基合金 钛合金 的氯化物，潮湿性空气
液和蒸汽
及海水