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弹簧应力腐蚀破裂过程

弹簧应力腐蚀破裂过程
  弹簧应力腐蚀破裂的一般过程如前所述,弹簧应力腐蚀破裂对环境有着非常明显的选择性,各种材料都只有在其弹簧应力腐蚀敏感性较强的特殊环境中才会发生弹簧应力腐蚀破裂,每组不同的特殊组合都对应着不太一致的弹簧应力腐蚀机制。但是经长期的研究实践,人们还是归纳出了具有共性的弹簧应力腐蚀的一般过程。关于弹簧应力腐蚀破裂过程的三阶段理论,较好的总结了包括电化学过程和非电解质中、非金属中的破裂规律,概括地说明了环境中的各项物质分别在三个阶段中是促进破裂还是起缓解腐蚀的作用,可以描述弹簧应力腐蚀破裂的一般过程。
  
  三个阶段分别为:
  
  1.金属表面形成保护膜几乎所有发生腐蚀开裂的合金均能形成表面保护膜或钝化腰,使得金属不直接暴露于腐蚀介质中。
  
  2、保护膜局部破裂,形成蚀孔或裂纹源由于某种原因造成保护膜的局部破损,使基体金属直接与介质接触,桑露的金属表面形成阳极,而未破损的的保护膜覆盖的表面形成阴极,形成腐蚀电池,使阳极金属被腐蚀。同时暴露出的新鲜表面又会自动成膜,实现白修复。当保护膜的破坏速度大于修复速度时,弹簧应力腐蚀裂纹就得以扩展。金属中引起表面膜局部破坏的因素有:
  
  (1)环境因素,环境中存在能破坏钝化膜的活性离子,如l一、Br一等。
  
  (2)冶金因素,金属表面的缺陷,如露头的螺位错会造成模的破口,非金属夹杂物、晶界和相界等处都易于产生局部腐蚀。局部缺陷的大小由直径为几个原子至几毫米。
  
  (3)力学因素,在应力作用下产生的突品表面的滑移台阶可能使保护膜被撕裂。
  
  3.裂纹向纵深扩展。如果具备上述两个条件,腐蚀形态将限于孔蚀和缝隙腐蚀,使得腐蚀只沿着-条狭小通道向合金内部发展,面不在表面扩展,扩展机制如下:
  
  (1)拉应力促使膜不断地间歇地破裂,当膜再饨化能力处于狭窄的,合适的范围内时,腐蚀就沿一个狭窄的破口前进,有膜部分受到阴极保护。
  
  (2)在破口或裂纹尖端,形成独特的闭塞区,裂尖金属溶解,阴离子迁入,pH值下降,使腐蚀加速,同时阴极反映生成的氢部分扩散到裂纹尖端金属内部,引起脆化。
  
  (3)合金内部存在活性通道,可能是预先存在或由干弹簧应力腐蚀过程中产生相变、屈服等而形成。腐蚀和脆断在拉应力作月下沿活性通道前进。
  
  上述弹簧应力腐蚀破裂的过程如图8-12所示。而图S-13则说明了弹簧应力腐蚀裂放的萌生和亚临界扩展以及机械失稳断裂的速率。
  
  图中,A曲线表示塑性较好的金属材料;B曲线表示塑性较差的金属材料;C曲线表示脆性材料,例如淬火后的H-11模具钢等。

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