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金属材料的腐蚀疲劳和应力腐蚀区别

金属材料的腐蚀疲劳和应力腐蚀存在多方面区别,具体如下:


应力状态


  • 腐蚀疲劳:金属材料必须承受交变应力或脉动应力,应力是随时间周期性变化的,即使应力幅值很小,只要循环次数足够多,就可能引发腐蚀疲劳。

  • 应力腐蚀:材料需承受静拉伸应力,包括外加载荷、热应力、冷加工、热加工、焊接等所引起的残余应力以及裂缝锈蚀产物的楔入应力等,且应力需达到一定阈值才会引发应力腐蚀开裂。


介质要求


  • 腐蚀疲劳:对环境介质没有特定的限制,几乎所有的金属在任何腐蚀环境中都可能产生腐蚀疲劳。

  • 应力腐蚀:需要特定的腐蚀介质与金属材料相组合才会发生,不同的金属材料对特定的腐蚀介质有不同的敏感性,例如奥氏体不锈钢在含有氯离子的介质中容易发生应力腐蚀开裂。


裂纹萌生与扩展


  • 腐蚀疲劳:多半在点蚀处起源,由于点蚀数目一般较多,造成多源腐蚀疲劳断裂,裂纹扩展相对较缓慢,且裂纹尖端较钝,大多数是穿晶的,也有沿晶情况,腐蚀裂纹一般较宽。

  • 应力腐蚀:通常在金属的腐蚀敏感部位形成微小凹坑,产生细长的裂缝,裂纹扩展迅速,能在短时间内发生严重的破坏,裂纹走向与主应力方向基本垂直,可能沿晶,也可能穿晶,裂纹一般较深、较窄。


断口形貌


  • 腐蚀疲劳:属于脆性断裂,没有明显塑性变形,从宏观断口可以看到源区、裂纹扩展区和瞬时断裂区,但由于源区和裂纹扩展区一般均有腐蚀产物覆盖,有时难以区分,需要去除腐蚀产物后才能清晰区分;从微观形貌上看会有疲劳辉纹,并带有腐蚀特征,如腐蚀点坑、泥纹花样等。

  • 应力腐蚀:也是脆性断裂,一般不产生明显的塑性变形,断口宏观形貌包括逐渐扩展区和瞬断区两部分,后者一般为延性破坏,其断口上腐蚀产物呈泥状花样等。


疲劳极限


  • 腐蚀疲劳:不存在疲劳极限,即无论交变应力幅值多小,只要循环次数足够多,材料最终都会发生疲劳破坏。

  • 应力腐蚀:存在一个临界应力强度因子,当应力低于此临界值时,材料在特定腐蚀介质中不会发生应力腐蚀开裂。


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