应力腐蚀系统中应力来源有哪些

应力来源

必须有应力，才会导致材料的形变和断裂。在应力腐蚀系统中，应力来源于如下三个方面。

(1)外加载荷 工程构件一般都承受外加载荷。对于表面光滑构件，可以有拉、压、扭、弯等载荷;对于表面有缺口或裂纹的构件，出于载荷与裂纹或缺口的取向不同而有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及混合型载荷。运用力学和断裂力学分析，可求出构件中各点的应力分量。

(2) 残余应力在机械制造过程中，热处理、热加工、铸造、焊接、冷加工、装配等工艺可以导致热应力、相变应力、形变应力等残余应力;有时，采用喷丸、滚H、表面化学热处理等工艺，主动地在构件表面残存着压应力。

(3)腐蚀产物及腐蚀过程阳极溶解所形成的各种产物的体积，-般都大于被腐蚀掉的金属体积，这种体积变化在闭塞的部位可以导致很大的应力。树根长人岩石，由于体积效应的应力，可使岩石崩开，这是人们熟知的事实。阴极反应析出的氢，如进人金属并在某些部位富集而形成氢分子，这种氢气的压力是很大的，可以导致氢致开裂。腐蚀过程中，又有下述三种情况，可在金属表面层产生附加应力。

①释氢导致的压应力一对于簿片试样，一边保护，另一边充氢，氢原子进人金属表层，使晶格膨胀，从而表面层伸长;试样的其余部分阻止表层伸长，使表面层产生压应力，使充氢面鼓出。通过测量悬挂试样自由端的挠度δ，可以计算内应力的大小。

②脱锌层内的拉应力一对于簿片黄铜试样，一边保护，另一边在氨水溶液中腐蚀。腐蚀时，由于锌的择优溶解，表面脱锌层的空位及空位团很多，是一疏松层。疏松层倾向收缩，而末腐蚀的其余部分阻止这种收缩，因而在疏松层内产生拉应力，使腐蚀面向里凹。测量自由端的挠度δ及疏松层厚度d,可计算试样上的平均拉应力σ为:

σ= Aδ/d

A=Eh2/3(1-ν)L2

式中，L和h分别是试样的长度和厚度; E是弹性模量; v是泊松比。测量结果表明，这个拉应力在腐蚀过程中一直存在，最大值可达屈服强度的20%。

③α-Ti 钝化膜和基体的界面层内的拉应力——α-Ti在甲醇溶液中腐蚀时，钝化膜是氧化物，它的长大过程主要是金属阳离子向外迁移，阴离子O2-及OH-向基体的迁移量很小。金属离子的外迁，在金属表层留下很多空位，使表层收缩，而其余部分阻碍这种收缩，从而在表层产生拉应力。测量结果表明，这个拉应力的极大值接近α-Ti的屈服强度。腐蚀过程中，这个附加的拉应力一直保持这个极大值，这表明金属的继续溶解，并不需要膜的破坏，而是金属离子在膜内的迁移，穿过钝化膜而进人溶液。
上述(1)至(3)的三类应可以代数地叠加，净应力便是应力腐蚀断裂过程的推动力。

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