殘余應(yīng)力產(chǎn)生對腐蝕開裂的影響資料.doc

《殘余應(yīng)力產(chǎn)生對腐蝕開裂的影響資料.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、金屬在拉應(yīng)力和特定的腐蝕環(huán)境共同作用下,發(fā)生的脆性斷裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂,即SCC,如發(fā)生在鋼?不銹鋼?鎳基合金?鋁?鈦甚至金等材料上?它是一種極為隱蔽的局部腐蝕形式,而且往往事先無明顯預(yù)兆,因此常常造成災(zāi)難性的事故?產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的拉應(yīng)力,可以是工作應(yīng)力?殘余應(yīng)力或服役時的熱應(yīng)力等?在工程中,往往只注意工作應(yīng)力,而忽視了殘余應(yīng)力?在金屬應(yīng)力腐蝕破壞事故中,殘余應(yīng)力往往起重要作用,因此研究殘余應(yīng)力對金屬腐蝕開裂的影響具有重要意義?一?應(yīng)力腐蝕開裂的特征應(yīng)力腐蝕只有在特定條件下才會發(fā)生?產(chǎn)生腐蝕開裂的基本特征如下:1)一定要在拉應(yīng)力的作用下才發(fā)生?在壓

2、應(yīng)力下不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕?當(dāng)有多向應(yīng)力存在時,其最大主應(yīng)力為拉應(yīng)力時,即會發(fā)生應(yīng)力腐蝕?2)大多數(shù)體系中,存在臨界應(yīng)力值?當(dāng)應(yīng)力低于某一值時,不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕,一旦超過該值,即可發(fā)生應(yīng)力腐蝕?一般除不銹鋼外,金屬均存在臨界應(yīng)力值?3)應(yīng)力腐蝕主要發(fā)生在合金中,純金屬一般不會發(fā)生?但并不存在絕對的純金屬,有時也會有極少的不純物產(chǎn)生斷裂的敏感性,因而也不容忽視其應(yīng)力腐蝕?合金具有裂紋敏感性是因?yàn)楹辖鸪煞种械奈⑿∑鲆鹞⒘鸭y而致,特別是晶界裂紋幾乎全部是組織的晶界偏析而引起的?4)只有在特定的腐蝕介質(zhì)中才會發(fā)生應(yīng)力腐蝕?由于材料成分和組織的不同,對開裂

3、的敏感性也不同?例如低碳鋼在硝酸鹽中的“硝脆”,奧氏體不銹鋼在氯離子溶液中的“氯脆”,鍋爐鋼在堿溶液中的“堿脆”,黃銅在帶有氨氣中的“氨脆”?5)SCC斷裂形態(tài)屬于脆斷?因此,要產(chǎn)生腐蝕開裂,必須具備以下幾個條件:拉應(yīng)力?特定的介質(zhì)和對腐蝕敏感的金屬?其中拉應(yīng)力和腐蝕共存是應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件?受力結(jié)構(gòu)中局部的高拉應(yīng)力往往是開裂的起源,當(dāng)材料處于拉應(yīng)力的作用下,同時又處于與腐蝕性介質(zhì)相接觸的狀態(tài)時,在這種條件下,往往材料經(jīng)過一定時間使用后,就發(fā)生裂紋,并擴(kuò)展到整個斷面而破壞?根據(jù)大量SCC破壞事故中拉應(yīng)力的主要來源統(tǒng)計(jì)資料表明,殘余應(yīng)力占主要地

4、位?綜上所述,對于材料來說,如何檢測腐蝕開裂,杜絕腐蝕的破壞,就必須對材料進(jìn)行應(yīng)力腐蝕方面的檢測,這樣的設(shè)備必須具備:慢拉伸,腐蝕介質(zhì)兩個特點(diǎn)?如果還要更進(jìn)一步知道這種材料在腐蝕介質(zhì)下的壽命,那么設(shè)備就要具備腐蝕疲勞試驗(yàn)的功能了?二?殘余應(yīng)力的產(chǎn)生在沒有外力加載的條件下,其內(nèi)部仍存有的應(yīng)力稱為殘余應(yīng)力?這種或大或小?或拉或壓的殘余應(yīng)力雖然只產(chǎn)生在很薄的表面層中,但卻影響零件的強(qiáng)度?硬度?疲勞強(qiáng)度?抗腐蝕性等,從而進(jìn)一步影響機(jī)械產(chǎn)品的使用壽命?殘余應(yīng)力產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是由于金屬內(nèi)部組織發(fā)生了不均勻的體積變化,主要有以下三種原因:1)毛坯制造中產(chǎn)生的殘余應(yīng)

5、力在鑄?鍛?焊接以及熱處理等熱加工過程中,由于工件各部分厚度不均,冷卻速度和收縮程度不一致,以及金相組織轉(zhuǎn)變時的體積變化等,都會使毛坯內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力?而且毛坯結(jié)構(gòu)越復(fù)雜?壁厚越不均,散熱的條件差別越大,毛坯內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力也越大?2)冷校直帶來的殘余應(yīng)力某些剛度低的零件,如細(xì)長軸?絲杠和曲軸等,由于機(jī)械加工后滿足不了軸線的直線度要求,常進(jìn)行冷校直?校直的方法是在彎曲的反方向加外力,其原理是使工件產(chǎn)生與原彎曲方向相反的殘留變形,來補(bǔ)償原有彎曲誤差?在冷校直過程中,會因其局部的塑性變形而產(chǎn)生殘余應(yīng)力?3)切削加工產(chǎn)生的殘余應(yīng)力機(jī)械加工時,殘余應(yīng)力

6、是由于已加工表面受切削力和切削熱的作用發(fā)生塑性變形和金相組織的變化影響所致?已加工表面的塑性變形,一是在表面層受熱膨脹的狀態(tài)下發(fā)生,當(dāng)切削過后,表層溫度下降比里層快,收縮變形也比較大,受到基體金屬的阻礙,工件表面產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力;二是刀具對已加工表面的擠壓,使表層金屬發(fā)生伸長塑性變形,但受到基體金屬的阻礙,工件表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力?另外,切削時產(chǎn)生的高溫會引起表面層金相組織變化?不同的金相組織密度不同,因此表層體積也將發(fā)生變化?其中,馬氏體密度為7.75g/cm3,奧氏體密度為7.968g/cm3,珠光體密體為7.78g/cm3},鐵素體密體為7.8

7、8g/cm3.若表層體積膨脹,由于受到基體的限制,會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,反之則產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力?在磨削淬火鋼時,若表層產(chǎn)生回火燒傷,則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榻咏楣怏w的索氏體或屈氏體,體積縮小,故產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力;若表面溫度超過AG且冷卻充分,則表層又將成為二次淬火馬氏體,密體減小?體積膨脹,因而表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力,里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力?實(shí)際上,切削加工中切削熱不高,表面易產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力;磨削加工時溫度較高,表面易產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力?綜上所述,零件經(jīng)機(jī)械制造后,殘余應(yīng)力是以上三方面綜合作用的結(jié)果?進(jìn)行分析時,應(yīng)視其具體情況而定?由于鑄造?焊接?冷加工等工藝引起的殘余應(yīng)力在

8、工程結(jié)構(gòu)中大量存在,有關(guān)殘余應(yīng)力對腐蝕開裂的影響已開始引起人們的重視?三?殘余應(yīng)力對腐蝕開裂的影響在零件使用過程中,工作應(yīng)力與其內(nèi)部的殘