应力腐蚀过程是否发生氢致开裂？

应力腐蚀过程是否发生氢致开裂，涉及到3个问题:
(1)阴极反应是否析氢?
(2)所析出的氢能否进人金属?进入多少?
(3)氢进入金属之后如何引起开裂?
闭塞电池的概念指出，即使整体溶液是中性甚至碱性，许多金属的裂纹尖端由于保持局部平衡而为酸性，阴极反应析氢已为大量实验事实所证实，这回答了第(1)个问题。
阴极析氢包括如下几个步骤:
①H3O﹢迁移至阴极的双电层;
②H3O﹢迁移至阴极的表面;
③失水反应H3O﹢  H2O+H+;
④还原过程H++e-    H;
⑤氢原子进人金属;
⑥氢分子的形成H+H    H2
⑦氢气泡的逸出H2↑
⑤与⑥是并联过程，在析氢量一定的条件下，逸出的氢气愈多，则进人金属的氢量愈少。水溶液中若含有毒化剂，如第VB族元素P、As、Sb及第V族元素S、Se等，由于形成表面活性离子如AsO+等，吸附在金属表面的活性位置，从而阻止氢分子在这些位置形成。毒化剂的毒化是指形成氢分子的过程受阻。析出的氢易于从裂纹尖端的新鲜表面进人金属，但进人的氢量既取决于腐蚀量(即总的析氢量)，也与逸出氢气泡的并联过程有关。这就回答了第(2)个问题。机理便是要回答第(3)个问题。
我们可从图4-14所示的材料氢的系统分析，即从相图中含氢的相所导致的各种变化去理解现有的各种氢致开裂机理，尝试获得统-的物理图像。过去二十多年来，我们研究集体在氢致开裂机理方面进行了大量工作，研究结果总结在几次国际会议的大会受邀请作报告4-3-410。

氢在材料中的状态只有两种，固溶氢及化合氢，后者通过化学反应及脱溶沉淀形成。这种化学反应是固溶氢与材料中其他碳化物(例如FezC)、氧化物(例如Cu2O)、硫化物(例如MnS)之间的反应;而脱溶沉淀则是氢过饱和固溶体的分解。固溶氢还可以起α'及ε的马氏体转变,并降低金属的表面能及结合能;氢富集的气团可以促进塑性变形而影响氢致开裂。
最早提出的氢致开裂机理是氢压理论:当氢原子在金属内部某些部位富集到一定程度，便会沉淀出氢气，当氢气的压力达到金属的结合强度，便会使金属开裂。人们应用这个理论，可以较好地说明合金结构钢中出现的“白点”以及铸铝的“针孔”问题。
随后，对于不同材料的氢致开裂现象，又提出不少机理。我们可以从能量和过程两个大的方面去归纳这些机理，前者涉及到开裂的推动力及阻力两个方面，后者涉及到氢的运输和富集。图4-14的下半部列出氢致各种变化的产物或效应对于氢致开裂推动力及阻力的影响，可以概括许多机理。依据图4-14，并考虑氢致开裂的各种过程，可将现有的机理分为三大类。
(1) 推动力理论——化学反应所形成的气体(CH4，H2O)和沉淀反应所析出的氢气团及氢气内压，氢致马氏体相变的相变应力，都可与外加的或残余应力叠加，引起开裂。
(2)阻力理论——氢引起的相变产物如马氏体、 氢化物，固溶氢引起的结合能及表面能下降，都可降低氢致开裂的阻力，促进开裂。
(3)过程理论——氢在三向应力梯度下的扩散和富集，表面膜对氢渗入和渗出的影响，氢在金属内部缺陷的陷人和跃出，氢对裂纹尖端塑性区的影响(图4-6)等，都是从过程的分析来细致地阐明氢致开裂或氢脆机理的。
以上各种机理不是相互矛盾的，而是相辅相成的。对于具体的体系，应从氢致变化去确定起决定性作用的机理。

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