不锈钢应力腐蚀是由材料、环境和应力三者共同作用的结果,如图5-1所示。
不同的金属或合金发生应力腐蚀的环境是不同的,截至目前已发现奥氏体不锈钢在含卤素离子环境、H2S水溶液、NaOH溶液等40多种介质中都会发生应力腐蚀。应力腐蚀一般具有以下特点。
1. 脆性断裂
应力腐蚀断口是典型的脆性断口,断口附近肉眼观察不到腐蚀产物和塑性变形。断口形貌包括河流状、扇状、羽毛状、鱼骨状等,在宏观上裂纹扩展垂直于应力方向,其形态有沿晶型、穿晶型和混合型,如图5-2所示。
2. 树枝状裂纹
应力腐蚀裂纹具有典型的树枝状特点,这是在腐蚀类型判断中比较重要的依据。裂纹主干短粗,分支细长。裂纹较深,但宽度较窄。从不同方向观察到的裂纹形貌是不一样的,部分裂纹形貌如图5-3所示。
3. 不确定性
不确定性一是指产生时间的不确定性;二是指裂纹扩展方向的不确定性。裂纹的萌生时间与环境、应力、材料以及使用状态有关,其孕育期少则几天,多则几十年。裂纹的扩展方向具有一定的随机性,裂纹主干基本垂直于拉应力方向延伸,而分支在材料的三个几何方向都有扩展,在扩展过程中具有一定的随机性。裂纹扩展速度一般为10-7~10-4mm/s。