压应力引起的不锈钢的应力腐蚀

D0I:10.13374/j.issnl001-053x.1983.02.030 北京钢铁学院学报 1983年第2 压应力引起的不锈钢的应力腐蚀 金属物理教研室姚京◆褚武扬肖纪美 摘 要 用表面残余压应力试样、U型弯曲试样（用其压缩区）和WOL恒位移缺口压缩 试样，对18-8不锈钢在沸腾MgC1,溶液中进行了压应力条件下的应力腐蚀试验。结 ·果表明，三种试样分别经110小时，73-100小时以及262-324小时后都观寒到了由 压应力所产生的应力腐蚀裂纹，并获得了具有岩层状特征的准解理脆性断口，这和 拉应力腐蚀时获得的解理断口明显不同。 压应力条件下应力腐蚀裂纹的孕育期比拉应力要高一个数量级，而且裂纹扩展 缓慢，加上裂纹不能张开而难于排认，故当试样中同时存在拉应力时将不会观寒到 压应力所产生的应力腐蚀裂纹。 、 前 言 一般认为存在拉应力是应力腐蚀的必要条件【】。如应力腐蚀的本质是氢致裂纹过程， 则需要通过氢的富集才能引起滞后塑性变形并导致裂纹的形核和扩展【]，【]，压应力显然 不能引起氢的富集，故拉应力是产生氢脆型应力腐蚀的充分条件。但拉应力并不是氢致开裂的 必要条件，如对【型裂纹，由于剪应力场和氢应变场存在的互作用，故通过化学位扩散，氢 将向互作用能最小的地方（它和原裂纹面成-45)富集，从而沿-45°面产生滞后裂纹【) 【1。我们的最近工作表明，超高强钢【型裂纹在水介质中应力腐蚀时，裂纹也沿-45°平面 产生。对阳极溶解型的应力腐蚀过程，如认为应力的作用是使裂纹尖端产生滑移而使钝化膜 破裂，然后通过阳极溶解使断纹向前扩展【！，则压应力同样能引起位错运动，故原则上也 能产生应力腐蚀。 早在1944年，Scheil{7)在一次讨论中就提供了压应力使不锈钢产生应力腐蚀的实例， 但一直未被承认和引用，我们在研究不锈钢在MgC1,中的应力腐蚀机理时偶然发现在压应力 区也能出现裂纹，为此对这个问题进行了较系统的研究。 二、试验过程和结果 材料是商用18-8不锈钢，固溶后水淬，腐蚀介质为42%MgC1,溶液(143°C)。所用试 样及试验结果如下。 1.表面残余压应力引起的裂纹 ◆本院1979届研究生 113

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年第 压应 力引起的不锈钢的应力腐蚀 金 属物理 教研 室 姚 京 帝 褚斌杨 肖纪典 摘 要 用表面 残余压 应力试 样 、 型弯 曲试 样 用 其压 缩 区 和 恒位 移缺 口 压 缩 试 样 ， 对 一 不 娇钥在沸腾 溶 液 中进行 了压 应 力条件下 的应力 腐性试验 。 结 · 果表明 ， 三 种试样分 别经 小 时 ， 小 时 以及 一 小时后 都观察到了 由 压 应 力所产 生的应 力腐蚀裂纹 ， 并获得 了具 有岩层状特征 的准解理脆性断 口 ， 这和 拉应力腐蚀 时获得 的解 理 断 口 明显不 同 。 压 应 力条件下应 力腐蚀裂纹的孕 育期 比拉应 力要 高一 个数 级 ， 而且裂纹扩展 缓 慢 ， 加 上 裂纹不 能张开 而难于拼认 ， 故 当试样 中同时存在拉应 力时将不 会观察到 压应 力所产 生的应 力腐蚀裂纹 。 一 、 前 ， ‘ ，一 一 口 一般认为存在拉应 力是应 力腐蚀的必 要条件 〔 ‘ 。 如应 力腐蚀的 本质是氢致 裂纹过程 ， 则需要通 过氢的富集才能 引起滞后 塑性 变形并导 致 裂纹 的 形 核和 扩展 “ 】 ’ ， 压应 力显然 不 能 引起氢的富集 ， 故拉应 力是 产生氢脆型应 力腐蚀 的充分条件 。 但 拉应 力并不 是 氢致开裂的 必 要条件 ， 如对 ，型裂纹 ， 由于 剪应 力场 和氢应 变场 存在 的 互作用 ， 故通 过化学位 扩散 ， 组 将向互作用 能最 小的地方 它和原 裂纹面成 一 。 富集 ， 从而 沿 一 。 面 产生 滞后 裂纹 ‘ 。 我们 的最近工作表明 ， 超高强钢 ，型裂纹在水介质中应 力腐蚀 时 ， 裂纹也沿 一 平面 产生 。 对 阳极 溶解型 的应 力腐蚀 过程 ， 如认为应 力的作用是使裂 纹尖端 产生滑移而使钝化膜 破裂 ， 然后 通 过阳极 溶解使断 纹 向前扩展 汇 ， 则压应 力 同样能 引起位错运 动 ， 故原则 上 也 能产生应力腐蚀 。 早在 年 ， 尸 在 一次讨 论中就提供了压应 力使不 锈钢产生应 力腐蚀 的实例 ， 但 一直未被承认和 引 用 ， 我们在研 究不 锈钢在 中的应 力腐蚀机理 时偶 然发 现在压应 力 区也能出现裂 纹 ， 为此 对这个问 题进行 了较 系统的研究 。 二 、 试 验 过 程 和 结果 材料是商用 一 不 锈钢 ， 固溶后 水淬 ， 腐蚀介质为 溶液 。 所用试 样及 试 验结果 如下 。 裹面残余压 应 力 引起 的 砚故 本 院 届 研 究 生 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1983．02．030

改进的WOL试样经磨宋加工后表面存在很高的压缩残余应力，对四个试样X光测得的 结果如下： 试样 30 20* 015年 28年 应力(MPa)-167,-142,-155,-51,-118,-189, -176,-177, 而固溶后炉冷的薄片，经电解抛光后残余应力接近于零（+8MPa)。 30*试样在MgC12中经110小时后取出，发现表面已产生很多应力腐蚀裂纹（图1-a), 它们基本上与磨痕垂直，除了细长不分叉的裂纹外，还有一些形如拉链的短裂纹（图1~ b)。浸蚀后在高倍下可发现这些裂纹是穿晶的。虽然试样上有局部点蚀，但这些裂纹和点 蚀无关，因此它们是由表面残余应力引起的应力腐蚀裂纹。 (a) 己浸蚀 ×1.1 (b) ×100 图1表面残余压应力引起的应力府蚀裂纹 (110小时，0，=-142，-167MPa) 2.U弯试样压缩区产生的裂纹 厚为1.5mm的试样预先用400水砂纸打磨，（个别试样经局部抛光），经二次加载成U 弯试样，除内侧受压缩区外全部用665有机硅胶屏蔽。所试验的12个试样中有8个因为屏蔽不 良，在30小时内就陆续从拉伸区形成裂纹，试样很快断裂，这时压缩区还没有来得及产生裂 纹。 5试样经100小时后取出检查，看不清有裂纹，但将试样弯平时发现未屏蔽的压缩区中 布满了细小的平行裂纹，它们都垂直于最大压应力方向（图2）。2试样经73小时后在试样 远离工作部位的拉应力区内产生一条宏观裂纹，卸载后发现压缩区已有几条很细很直的小裂 纹，经浸蚀后才能被肉眼确认，它们也垂直于最大压应力方向（图3）。另两个试样经120小 时后出现严重的表面腐蚀，取出后检查未发现有裂纹。 图2U弯试样(5)压缩边产生的应力腐蚀 图3U弯试样(2)压缩边产生的应力 裂纹(100小时，试样己弯平)×3 腐蚀裂纹(72小时，己浸蚀)×3 114

改进 的 试 样经 磨床加工 后 表面存在很高 的压缩残余应 力 ， 对四个试 样 光测得 的 结果如下 试 样 应 力 杯 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 一 林 一 ， 一 而 固溶后 炉冷的薄片 ， 经电解抛光后残余应 力接近 于零 十 。 试 样在 中经 小时后取 出 ， 发现 表面 已产生很 多应 力腐蚀 裂纹 图 一 ， 它们 基本 上与磨痕垂直 ， 除 了 细 长不 分 叉 的 裂 纹外 ， 还有一 些 形如拉链 的短 裂纹 图 。 浸蚀后 在高倍下可 发现这 些裂纹是 穿晶 的 。 虽 然试 样上有 局部点蚀 ， 但这些裂纹和点 蚀无关 ， 因此 它们是 由表面 残余应 力引起的应 力腐蚀裂纹 。 己浸 蚀 图 小 时 ， 表 面 残 余压 应 力 引起 的应 力 腐蚀 裂纹 一 ， 一 奄试样压 缩 区产 生 的裂纹 厚 为 的试 样预先用 。 水砂纸打磨 ， 个别试 样经局部抛光 ， 经二 次加载成 弯试 样 ， 除内侧受压缩区外全 部用 有机硅胶屏蔽 。 所试验 的 个试 样中有 个因为屏蔽不 良 ， 在 小时内就陆续从拉伸 区形成裂 纹 ， 试 样很快断 裂 ， 这 时压缩区还 没有来得及 产生裂 纹 。 称试 样经 。 小时后 取 出检 查 ， 看不 清有裂纹 ， 但将试 样弯平 时发现未屏 蔽的压 缩区 中 布 满 了细 小 的平 行裂纹 ， 它们都 垂直 于最 大压应 力方 向 图 。 ’ 试 样经 小时后 在试 样 远离工作部位的拉应 力区内产生一条宏观裂 纹 ， 卸载后 发现压缩 区 巳有几条很细很直 的小裂 纹 ， 经浸蚀后才能被肉 眼确认 ， 它们 也垂直 于最大压应 力方向 图 。 另两个试样经 小 时后 出现严 重 的 表面腐蚀 ， 取 出后检 查未发 现有裂纹 。 图 弯试 样 勺 压 缩边产 生 的应 力腐蚀 裂 纹 小 时 ， 试 样 己弯平 图 弯试样 杯 压 缩 边产 生 的应 力 腐蚀裂纹 小 时 ， 己浸蚀 又

将三个因未屏蔽好而煮断的试样再分别冷弯后煮10,25和100小时后，弯平检查，压缩 区均没有产生小裂纹。这就表明，2#试样压缩区的裂纹不可能是由于局部卸载后压缩区应力 状态改变后产生的。由于拉应力区裂纹扩展很快，一般几小时内就能贯穿试样，所以2试样 压缩区小裂纹一定在拉伸区宏观裂纹产生之前就已存在。 3.缺口压缩试样产生的裂纹 把厚为20mm的尖缺口WOL恒位移试样的工作部分减薄成4mm,将螺孔打通，并用螺 钉反向加压载荷（图4a)。根据线弹性断裂力学，缺口尖端o:1正比于K1,而K:又正比于 缺口张开位移V,当V0),则正相反，针拨后条纹明显变宽，即等色条纹级数趋于增 加表明缺口前端是拉应力。 图4压应力试样及其光弹照片()WOL压应力缺口试样，(b)加压应力的光弹 照片，(c)缺口内用小针加压后的光弹照片，条纹间距变窄。 对压应力试样，当V较大时，缺口尖端产生一个凸起的压缩塑性区，如加拉应力，则产生凹 陷的拉伸塑性区。 在缺口尖端附近留1cm2经机械抛光的工作面，其余部分全部用665有机硅胶屏蔽，因螺 钉受拉应力且不易屏蔽，故螺钉往往先断裂，为此我们选用了聚四氟乙烯螺钉。 31*试样加压缩载荷后(V。==0.4mm)在MgCl:中经324小时工作面开始变污，故取 出检查，用砂纸轻轻打磨后100倍下可隐约看到缺口尖部有一裂纹，把试样卸载，裂纹尖端 (a)31试样，324小时(b)34"试样，262小时，.(c)35*试样，262小时 图5缺口压缩试样压应力产生的裂纹 115

改进 的 试 样经 磨床加工 后 表面存在很高 的压缩残余应 力 ， 对四个试 样 光测得 的 结果如下 试 样 应 力 杯 一 ， 一 ， 一 ， 一 ， 一 一 林 一 ， 一 而 固溶后 炉冷的薄片 ， 经电解抛光后残余应 力接近 于零 十 。 试 样在 中经 小时后取 出 ， 发现 表面 已产生很 多应 力腐蚀 裂纹 图 一 ， 它们 基本 上与磨痕垂直 ， 除 了 细 长不 分 叉 的 裂 纹外 ， 还有一 些 形如拉链 的短 裂纹 图 。 浸蚀后 在高倍下可 发现这 些裂纹是 穿晶 的 。 虽 然试 样上有 局部点蚀 ， 但这些裂纹和点 蚀无关 ， 因此 它们是 由表面 残余应 力引起的应 力腐蚀裂纹 。 己浸 蚀 图 小 时 ， 表 面 残 余压 应 力 引起 的应 力 腐蚀 裂纹 一 ， 一 奄试样压 缩 区产 生 的裂纹 厚 为 的试 样预先用 。 水砂纸打磨 ， 个别试 样经局部抛光 ， 经二 次加载成 弯试 样 ， 除内侧受压缩区外全 部用 有机硅胶屏蔽 。 所试验 的 个试 样中有 个因为屏蔽不 良 ， 在 小时内就陆续从拉伸 区形成裂 纹 ， 试 样很快断 裂 ， 这 时压缩区还 没有来得及 产生裂 纹 。 称试 样经 。 小时后 取 出检 查 ， 看不 清有裂纹 ， 但将试 样弯平 时发现未屏 蔽的压 缩区 中 布 满 了细 小 的平 行裂纹 ， 它们都 垂直 于最 大压应 力方 向 图 。 ’ 试 样经 小时后 在试 样 远离工作部位的拉应 力区内产生一条宏观裂 纹 ， 卸载后 发现压缩 区 巳有几条很细很直 的小裂 纹 ， 经浸蚀后才能被肉 眼确认 ， 它们 也垂直 于最大压应 力方向 图 。 另两个试样经 小 时后 出现严 重 的 表面腐蚀 ， 取 出后检 查未发 现有裂纹 。 图 弯试 样 勺 压 缩边产 生 的应 力腐蚀 裂 纹 小 时 ， 试 样 己弯平 图 弯试样 杯 压 缩 边产 生 的应 力 腐蚀裂纹 小 时 ， 己浸蚀 又

应力反号，裂纹张开从而变得更加清楚（图5-），这表明缺穿口尖端仍是压缩应变，此裂纹 一边长0.2mm,另一边长0.4mm,断口检查发现此裂纹贯穿整个试样。 该试样卸载时能回复的弹性位移只有0.06mm。如加载后立即卸载，则能回复的弹 性位移为0.16mm。这就是说在143°C长期工作后聚四氟乙烯螺钉会因蠕变而使位移回复 0.1mm,即会引起压应力局部松弛。卸载0.1mm是否会使塑性区中应力反号呢？由于理论 计算困难，故做了反证试验。将4*试样用不锈钢螺钉拉伸加载到相同初始位移，立即卸载 0.1mm,放入沸腾的MgCl2溶液中，结果经5小时就产生了应力腐蚀裂纹。从裂纹形成时间 和断口形貌（见下节)可判定它是由拉应力引起的。这装明，拉伸加载后卸载0.1mm不会 使缺口应端塑性区应力反号。因此，压应力试样在卸载0.1mm(螺钉松弛引起)后也不会 使压应力反号。即31*试样的裂纹是由压应力引起的。 如果加载后完全卸载，则塑性区中应力能反号，我们的实验证明了这一点。32加压缩 位移V。=1.0mm,完全卸载后放入介质，8小时就形成长为6mm的应力腐蚀裂纹，它是塑 性区中残余拉应力引起的，相反，33加拉伸位移V。=1.0mm,完全卸载后塑性区中存在 残余应力，经77小时后缺口前端有一边已产生很短的裂纹，另一边尚未产生，而在远离缺口 的残余拉应力这两面均形成了很多平行裂纹。这就表明，残余压应力也能产生应力腐蚀裂 纹。 用34*和35#试样进行了重复性试验，用聚四氟乙烯螺钉加压应力(V。=-0.4mm), 在MgCl2中经262小时后取出，发现两试样均已产生裂纹（图5b.c),长度分别为2和 3mm,卸载后弹性位移为0.07mm。 4.压应力腐蚀裂纹的断口 18-8不锈钢在拉应力下应力腐蚀，将 获得典型的解理断口，它由河流花样或扇 形花样所组成（图6）。我们所观察的所 有试样都具有完全类同的断口形貌，而且 和K1无关。 但所有压应力试样的应力腐蚀断口却 和拉应力断口完全不同（图7）。不出现 图6拉伸应力产生的应力腐蚀断口500× 河流花样和扇形花样，完全是准解理断口，是显示岩层状结构，并具有类似疲劳条纹的 花样，表明开裂是断续进行的。 (a)31*试样，Λ为缺口尖端，箭头表示裂？扩展方向250× 图7压应力产生的应力腐蚀裂纹断口 116

应 力反 号 ， 裂 纹张 开 从 而变得更加清楚 图 一 ， 这表 明 缺穿 口 尖端 仍是压缩应变 ， 此裂纹 一 边长 ， 另一边 长。 ， 断 口 检 查发 现此裂 纹贯 穿整个试 样 。 该 试样卸载时能 回 复 的弹性 位 移只 有 。 如加 载后 立 即 卸载 ， 则 能 回复 的 弹 性 位移为。 。 这 就是 说 在 长 期工 作后 聚 四 氟乙烯螺钉 会因蠕变 而 使位移 回 复 ， 即 会引起压应 力局 部松 弛 。 卸载 是 否 会使塑性 区 中应 力反号 呢 由于理 论 计 算困难 ， 故 做了反证试 验 。 将 “ 试样用不 锈 钢 螺钉 拉伸加 载到 相 同初始位 移 ， 立 即卸载 ， 放入 沸腾 的 溶 液 中 ， 结 果经 、 时就产生 了应 力腐蚀裂 纹 。 从裂 纹形成 时间 和断 口 形 貌 见 下节 可判 定 它是 由拉应 力 引起 的 。 这 表 明 ， 拉伸加 载后 卸载 不 会 使缺 口 应端塑性 区应 力反号 。 因此 ， 压应 力试样在 卸 载 螺钉松弛引起 后 也不 会 使压应 力反 号 。 即 林 试样 的裂纹是 由压应 力引起的 。 如果加 载后 完全卸载 ， 则 塑性 区 中应 力能反号 ， 我们 的 实验 证 明 了这一点 。 幼口压缩 位 移 。 ， 完全卸载后 放入介质 ， 小 时就形成 长为 的应 力腐蚀裂 纹 ， 它是 塑 性区 中残余拉应 力 引起的 ， 相反 ， 加拉伸位 移 · 。 ， 完全卸载后塑性 区 中存在 残余应力 ， 经 小时后 缺口前端 有一 边 已产生很短的裂纹 ， 另一边尚未产生 ， 而在远禽缺 口 的残余拉应力区两面均形成 了很多平 行裂纹 ， 这就表明 ， 残余压应 力 也能产生 应 力 腐蚀裂 纹 。 ’ 用 和 书 试 样进行 了重 复性 试验 ， 用 聚 四 氟 乙烯螺钉加压应 力 。 二 一 ， 在 中经 小时后取 出 ， 发 现两 试 样 均 已 产 生 裂 纹 图 ， ， 长度 分别 为 和 ， 卸载后 弹性位 移为 。 压应 力腐蚀裂纹 的断 口 一 不 锈钢 在拉应 力下应 力腐 蚀 ， 将 获得典型 的解理断 口 ， 它 由河 流花样 或扇 形 花样所 组成 图 。 我 们所 观 察 的所 有试样都具有完全 类 同的断 口 形 貌 ， 而且 和 无关 。 但 ， 所有压应 力试样 的应 力腐 蚀 断 口 却 和拉应 力断 口 完 全不 同 图 。 不 出现 河流 花样和 扇形花样 ， 完全 是 准 解理 断 口 ， 花样 ， 表 明开裂是断 续 进 行 的 。 图 拉伸应 力产 生的应 力 腐蚀断 口 是显 示 岩层状 结构 ， 并具有 类似疲劳 条纹 的 “ 试 样 ， 为 缺 口 尖 端 ， 箭头表 示 裂 纹扩展 方 向 图 压 应 力产 生 的应 力腐蚀裂 纹 断 口

(b)34#试样 500× (c)35试样 500× 图7压应力产生的应力腐蚀裂纹断口 五、讨论和结论 我们的试验表明，压缩应力（包括残余应力）能使18-8不锈钢在MgC12介质中产生应力 腐蚀裂纹，但孕育期相当长，约比拉应力高一个数量级，且扩展速率也慢得多。另外，由于 处在压应力下，裂纹很细，很难为肉眼所发现。因此，当构件或试样中同时存在拉应力时将 首先从拉应力区形成裂纹，因此压应力产生应力腐蚀裂纹的机会是很小的，故不大可能成为 应力腐蚀断裂事故的直接原因，这也是这个问题长期被人们所忽视，并获得错误结论的原因 之一。 Michinori等人【1在研究残余应力对不锈钢应力腐蚀的影响时，有一组小载荷试样 在MgC1:中经32天后发现了很细的裂纹，X光数据表明该组试样的残余应力是压应力。在随 后的私人通信中，作者认为在裂纹所在处可能存在微观拉应力。 我们的工作表明，压应力腐蚀裂纹均和最大宏观压应力方向相垂直（图2、3、5），因 此不能用可能存在微观拉应力来解穋这些裂纹的产生和扩展。因为谈到应力腐蚀时都是指的 宏观应力，因此根据我们的结果至少可以说宏观压应力也能使不锈钢产生应力腐蚀。 由于应力状态对腐蚀电位的影响并不大！】，因此在压应力作用下应力腐蚀的电化学条 件仍然具备。如果认为不锈钢在MgC1:介质中的应力腐蚀是通过“滑移一溶解”机构【]进 行的，则压应力同样能引起滑移，故原则上压应力也能产生阳极溶解型的应力腐蚀。 虽然不锈钢(18-8,310以及更稳定的20Ni16Cr10Mn2Mo钢)充氢后能产生氢致滞后 开断1」，而且在沸腾MgC1,溶液中应力腐蚀时也确能放出氢气1)，但是，氢在这种应力 腐蚀裂纹中所起的作用，仍是分歧较大的问题。 因为压应力不会使氢富集从而引起氢致开展，则压应力能使奥氏体不锈钢在沸腾MgC1: 溶液中产生应力腐蚀裂纹就表明，在这种情况下，只有阳极溶解机理起了作用。但是，压应 力产生应力腐蚀裂纹孕有期比拉应力高一个数量级，裂纹扩展也明显缓慢，而：口也不是拉 应力时的典型河流花样或扇形花样构成的解理断口，而是断续滑移一溶解的条纹花样构成的 解理断口，这三点就从反面指出，在正常的拉应力情况下，氢在缩短孕期、增大裂纹扩展 速度及形成解理断口等方面可能起促进作用。 本工作的结论如下： 1,宏观压应力能使不锈钢在MgCl,中产生应力腐蚀裂纹。 2.压应力产生应力腐蚀裂纹的孕有期比拉应力高·个数量级，裂纹)厌也明显缓慢。 故当同时存在拉应力时，一般不会出现压应力腐蚀裂纹。 117

试样 图 压 应 力产 生的应 力腐蚀 裂 纹断 口 五 、 讨论和结 论 我们 的试 验 表 明 ， 压缩应 力 包 括残余应 力 能 使 一 不锈钢 在 介质 中产生应 力 腐蚀裂 纹 ， 但 孕 育期 相 当长 ， 约 比拉应 力高一个数量 级 ， 且扩展 速率也慢得多 。 另外 ， 由于 处在压应 力下 ， 裂纹很细 ， 很难 为 肉眼所 发现 。 因此 ， 当构件 或试样 中 同时存在拉应 力时将 首先从拉应 力区形成裂 纹 ， 因此 压应 力产生应 力腐蚀裂 纹 的机 会是 很小 的 ， 故 不大可 能成为 应 力腐蚀断裂事故 的直 接原 因 ， 这也是 这个问题 长 期被人们所 忽视 ， 并 获得 错误 结论 的原 因 之一 。 等人 〔 在研 究残 余应 力对不锈钢 应 力腐蚀 的影响 时 ， 有 一 组 小载荷试样 在 中经 天后 发现 了很细 的裂纹 ， 光数据 表 明该 组试样 的 残余应 力是 压应 力 。 在随 后 的私人通 信 中 ， 作者认为在裂 纹所 在处可能存在微 观 拉应 力 。 我们 的工 作表 明 ， 压应 力腐 蚀裂 纹均和最 大宏 观 压应 力方 向相垂 直 图 、 、 ， 因 此 不能 用可 能存在微 观 拉应 力来 解释这些裂 纹 的产生 和 扩展 。 因为谈 到应 力腐 蚀 时都 是 指 的 宏观应 力 ， 因此 根据我们 的结果 至 少可 以说宏观压应 力也能使 不锈钢 产生 应 力腐蚀 。 由于应 力状态 对腐蚀 电位 的影 响并不大 ’ 。 ， 因此 在压应 力作用 下应 力腐蚀 的电 化学条 件仍然具备 。 如果认为不锈钢 在 介质中的应 力腐蚀 是通 过 “ 滑移一 容解 ” 机构 进 行的 ， 则压应 力 同样能 引起滑移 ， 故原则 上压应 力也 能产 生 阳 极 溶解型 的应 力腐蚀 。 虽然 不锈钢 一 ， 以 及 更稳定 的 。 钢 充 氢后 能 产 生氢致 滞后 开断 ‘ ’ ，， 而且在沸腾 溶液 中应 力腐蚀 时也确能 放出氢气 ’ 〕 ， 但 是 ， 氢 在 这种应 力 腐蚀裂纹中所起的作用 ， 仍是分歧较大的问题 。 因为压应 力不 会使 氢富集从 而引起氢致开 展 ， 则压应 力能使 奥 氏体不 锈钢 在 沸腾 溶液中产生 应 力腐蚀裂 纹 就 表明 ， 在 这种情 况下 ， 只 有阳 极 溶解 机理 起 了作用 。 但是 ， 压应 力产生应 力腐蚀裂 纹孕 育期 比拉应 力高一个数量 级 ， 裂 纹 扩 展 也 明显 缓慢 ， 而断 口 也不是 拉 应 力时 的典型河 流花样 或扇形花样构成 的解理 断 口 ， 而是 断 续沿 移一 洛解的 条 纹花 样构成的 解理断 口 ， 这三 点 就从反面 指 出 ， 在正常的拉应 力 ’ 况下 ， 氢 在缩 短 孕 育期 、 增大裂 纹扩展 速度及形成解理 断 口 等方面可能 起促进作用 。 水二 作的结沦如下 ， 宏 观压应 力能使 不 锈钢 在 中产 生应 力腐 蚀 裂 纹 。 压 应 力产生 应 力腐蚀裂 纹 的 孕 育期 比 拉应 力高一 个数 见 级 ， 裂 纹 扩 展 也明显 缓慢 。 故 当 同时存在拉应 力时 ， 一般不 会出现压应 力腐蚀裂 纹

3·压应力腐蚀裂纹的断口和拉应力不同，前者是准解理断口后者是典型的解理断口。 对刘辉、屠權、王玉珍等人的帮助表示感谢。 参考文献 (1)Brown,B.F.Stress Corrosion Cracking of Metals,ASTM-STP 518,ASTM,1976,p82 〔2) 褚武扬，肖纪美，李世琼，金属学报16(1980)，179,17(1981)，10： 18(1982),47. 〔3)Chu,W.Y.(褚武扬)，Hsiao,C.M.(肖纪美)，Li.5.Q(李世琼)， Corrosion,36(1980),475:37(1981),320,514. 〔4)褚武扬，肖纪美，李世琼，朱淑彦，金属学报，18(1982)，47. 〔5)ChuW.Y.(褚武扬)，Hsiao C.M.(肖纪美)，JuS.Y(朱淑形)，Wang C. (王枨)，Corrosion,38(1982),446. (6)Hoar T.P.Corrosion,19(1963),331t. (7)Scheil M.A.Symposium on Stress Corrosion Cracking,AIME, 1945,P.425. 〔8)褚武扬编著，断裂力学基础，科学出版社、1979.P.163. (9)Takano M.and Takak u H.,Corrosion,37(1981),142. (10)Yang.L.,Physicae Metallurgy of Stress Corrosion Fracturc,cd, T.N.Rhodin,Interscience,N.Y.1959 P29. 〔11)姚京、褚武扬、肖纪美、不锈钢的氢致滞后开裂、待发表。 (12]Rhodes P.R,Corrosion,25(1969)462. Stree Corrosion Cracking of Austentic Stainless steel under Compressive Stress Jing Yao,Wu-yang Chu,and Chi-Mei Hsiao Abstract Strcss corrosion cracking (SCC)of austenitic stainless steel in a boiling 42%MgC12 solution under compressive stress was investigated. Specimens with surface residual compressive stress,U-bend specimens and notched compressive specimens of modified WOL type were used. The results showed that SCC under compressive stress occurred for these three type specimens after 110,73-100 and 262-324 hours respecti vely.Fracture surfaces of SCC under compressive stress were quasi- cleavage characterized by stratified rock struciure and striation-like pattern rather than river marks or fan pattern under tensile stress. The incubation period of SCC under the compressive stress is much longer and the propagation rate of the crack is niuch slower than that under the tensile stress.Therefore,SCC under the compre- ssive stress usually can not occur if there exists simultaneously the tensile stress in a apecimen or structure. The possible role of hydrogen in SCC of this system is discussed. [18

压应 力腐蚀裂 纹的断 口 和 拉应力不 同 ， 对刘辉 、 屠灌 、 王玉珍 等人 的 帮助表示感谢 前者是 准解理断 口后 者是典型的解理断 口 。 今 考 文 做 〕 ， · 。 。 ，‘ 一 一 ， ， 〔 〕 褚武扬 ， 肖纪美 ， 李世琼， 金属 学报 ， 仑， ， ， ， 〔 〕 ， 褚武扬 ， ， 肖纪 美 ， 李世琼 ， ， ， ， ， ， 〔 〕 褚武扬 ， 肖纪美 ， 李世琼 ， 朱 淑彦 ， 金属 学报 ， ， 〔 〕 褚武扬 ， 肖纪美 ， 朱 淑彦 ， 王 根 ， ， ， 〔 〕 ， ， ， 〔 〕 ， ， ， 〔 〕 褚武扬编著 ， 断 裂 力学 基础 ， 科学出版社 、 〔 〕 ， ， ， 〔 〕 ， ， ， ， ， 〔 〕 姚京 、 褚武扬 、 肖纪 美 、 不锈钢 的氢致滞后开裂 、 待 发 表 。 〔 〕 ， 呈 ， 一 ， 一 ， 一 林 ， 一 一 一 一 ， ， 一 一 如