应力腐蚀 应力腐蚀机理

金属应力腐蚀：深入与机理

金属材料在特定条件下遭遇腐蚀介质与拉应力的共同挑战时，会发生一种被称为应力腐蚀的脆性断裂现象。这种现象属于局部腐蚀的一种严重形式，具有显著的特点和复杂的机理。

一、核心特征简述

应力腐蚀的发生需要敏感材料、静拉应力（甚至低于材料屈服强度）和特定腐蚀介质的共同存在。其破坏形式表现为无明显塑性变形的脆性断裂，裂纹可能沿晶界或穿晶扩展。不锈钢在含Cl溶液中的开裂、碳钢在碱液中的“碱脆”等现象，都是应力腐蚀的典型案例。

二、应力腐蚀的主要机理分类

目前，对应力腐蚀的机理主流理论分为两类：

1. 阳极溶解型机理

滑移-溶解理论提出，应力会导致位错滑移破坏表面钝化膜，裸露的金属作为阳极快速溶解，反复形成裂纹。闭塞电池理论则指出，裂纹尖端会形成自催化酸化环境，加速局部阳极溶解。膜破裂理论则进一步阐释了活性离子（如Cl）如何协同应力破坏钝化膜，引发择优腐蚀路径。

2. 氢致开裂型机理

这一机理认为，阴极析氢反应产生的氢原子会渗入材料，在应力集中区域聚集，导致材料脆化。这种现象在高强度钢遇到HS环境时尤为常见。

三、典型特征细探

应力腐蚀的裂纹多起源于金属表面蚀坑，其扩展方向通常垂直于主应力。裂纹扩展的速率介于10~10 m/s，呈现出亚临界渐进的特性。断口通常呈现灰暗色，并附着有腐蚀产物。

四、小结

应力腐蚀是一种复杂的金属腐蚀现象，涉及材料、应力、腐蚀介质之间的相互作用。深入理解其机理对于预防和控制金属材料的应力腐蚀具有至关重要的意义。在实际工程应用中，对应力腐蚀的防范和监控不容忽视，以确保金属材料的安全和稳定运作。