应力腐蚀断裂一般原理——机理概述

      我们前面几篇文章分别从应力、腐蚀、金属三方面谈论了金属应力腐蚀断裂的共性规律性问题。我们对应力腐蚀的定义为：“应力与化学介质协同作用下引起的金属开裂（或断裂）现象，叫作金属应力腐蚀开裂（或断裂）”。我们强调了应力与腐蚀的协同作用。两个因素协同时，也有主次之分，对于应力与腐蚀这两个作用的主与次，Parkins曾对比分类，如表1所示。

表1 应力腐蚀断裂的分类

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      根据应力腐蚀的定义，可以将金属（M）应力（S）腐蚀（C）断裂（或开裂C）现象形象地表述为：

（S+C）-M=MSCC

      这种关系中的重要因素以及它们之间的关系于图1所示。

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图1 金属应力腐蚀断裂系统

——应力作用  ……腐蚀作用

      当应力及腐蚀介质单独地作用于金属，则分别引起变形——断裂及腐蚀；当这两个因素协同作用时，如图1的上部所示，应力可以加速腐蚀①，而腐蚀产物有是应力的一种来源②。应力的作用导致金属中的应力场及应变场③，发生局部变形④，可以破坏金属的表面膜⑤，而影响腐蚀电位⑥；应力的影响用虚线表示。通过电子⑨的输运，阳极反应⑦及阴极反应是电化学腐蚀相互依存的共轭过程，它们共同决定了腐蚀电位⑥；腐蚀的影响用点线表示。电位也可以是外加的⑩，电位又可以影响腐蚀的进行⑪。阴极反应如析出氢⑫，它将进入金属⑬，再影响应力及腐蚀的单独和协同作用。
      为了理解和控制图1中各部分的作用，人们提出各式各样的机理。由于应力腐蚀问题是一类腐蚀问题，可以将这些机理按照腐蚀过程划分：若阳极溶解是断裂的控制过程，则叫作阳极溶解机理；若阴极析出的氢进入金属后，对断裂起了决定性或主要作用，则叫作氢致开裂机理。我们将对这两种机理进行详细地介绍。