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金屬材料的腐蝕疲勞和應力腐蝕區別

金屬材料的腐蝕疲勞和應力腐蝕存在多方面區別,具體如下:


應力狀態


  • 腐蝕疲勞:金屬材料必須承受交變應力或脈動應力,應力是隨時間周期性變化的,即使應力幅值很小,只要循環次數足夠多,就可能引發腐蝕疲勞。

  • 應力腐蝕:材料需承受靜拉伸應力,包括外加載荷、熱應力、冷加工、熱加工、焊接等所引起的殘余應力以及裂縫銹蝕產物的楔入應力等,且應力需達到一定閾值才會引發應力腐蝕開裂。


介質要求


  • 腐蝕疲勞:對環境介質沒有特定的限制,幾乎所有的金屬在任何腐蝕環境中都可能產生腐蝕疲勞。

  • 應力腐蝕:需要特定的腐蝕介質與金屬材料相組合才會發生,不同的金屬材料對特定的腐蝕介質有不同的敏感性,例如奧氏體不銹鋼在含有氯離子的介質中容易發生應力腐蝕開裂。


裂紋萌生與擴展


  • 腐蝕疲勞:多半在點蝕處起源,由于點蝕數目一般較多,造成多源腐蝕疲勞斷裂,裂紋擴展相對較緩慢,且裂紋尖端較鈍,大多數是穿晶的,也有沿晶情況,腐蝕裂紋一般較寬。

  • 應力腐蝕:通常在金屬的腐蝕敏感部位形成微小凹坑,產生細長的裂縫,裂紋擴展迅速,能在短時間內發生嚴重的破壞,裂紋走向與主應力方向基本垂直,可能沿晶,也可能穿晶,裂紋一般較深、較窄。


斷口形貌


  • 腐蝕疲勞:屬于脆性斷裂,沒有明顯塑性變形,從宏觀斷口可以看到源區、裂紋擴展區和瞬時斷裂區,但由于源區和裂紋擴展區一般均有腐蝕產物覆蓋,有時難以區分,需要去除腐蝕產物后才能清晰區分;從微觀形貌上看會有疲勞輝紋,并帶有腐蝕特征,如腐蝕點坑、泥紋花樣等。

  • 應力腐蝕:也是脆性斷裂,一般不產生明顯的塑性變形,斷口宏觀形貌包括逐漸擴展區和瞬斷區兩部分,后者一般為延性破壞,其斷口上腐蝕產物呈泥狀花樣等。


疲勞極限


  • 腐蝕疲勞:不存在疲勞極限,即無論交變應力幅值多小,只要循環次數足夠多,材料最終都會發生疲勞破壞。

  • 應力腐蝕:存在一個臨界應力強度因子,當應力低于此臨界值時,材料在特定腐蝕介質中不會發生應力腐蝕開裂。


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