.502 北京科技大学学报 第30卷 都经过600号砂纸打磨，SCC实验在42%MgCl2 测量剖面的裂纹长度和位置，用扫描电镜观察断口 沸腾溶液中(416K)恒载荷下进行.应力腐蚀断裂 形貌 后将断裂试样沿着轴向中心面剖开，用光学显微镜 表1304不锈钢的成分（质量分数） Table 1 Composition of 304 stainless steel % Cr Ni Mn Cu Mo Si C P Fe 18.1 8.46 1.42 0.360 0.200 0.442 0.059 0.024 0.024 Bal. 200 500 400 2-t 图1锥形试样的形状示意图（单位：mm) 100 Fig.1 Schematic of a tapered round specimen (unit:mm) 对于给定的载荷p,试样截面任一位置的应力可以 100 1000 10000 时间min 用下式计算： 0= AP 图2锥形试样的断裂时间与载荷的对应关系 π(do+2tan0)2 (1) Fig-2 Curves of the time to fracture with the applied stress for a ta- pered specimen 其中，l是距最小截面的距离，do为最小截面的直 径.当=3°时，在最小断面直径do=7mm的应力 集中可以忽略不计，对应于某一位置的应力可以通 过式(1)计算，从而得到应力与裂纹长度的关系，通 过该曲线外推至零裂纹深度或某一规定裂纹长度来 获得裂纹形核时的应力，对于给定载荷，在最小截 面的断裂时间即是外推至零裂纹长度所对应的相应 应力时的裂纹形核时间. 2结果与讨论 图3裂纹在轴向剖面不同位置形核 2.1裂纹形核和断裂时间 Fig.3 Cracks initiated at different positions on the section along the 图2为锥形试样在42%MgCl2沸腾溶液中断 axis direction 裂时间与载荷的对应关系，当施加应力为127MPa 时，在8312min内不发生SCC;而当应力为166MPa 裂纹的位置和深度，对应每个裂纹位置的应力可以 时，则在1500min内就发生断裂，取中间值得到 根据式(1)计算.在断裂时间258min下裂纹深度的 SCC的门槛值应力是147MPa,根据图2中的应力 变化与应力的关系如图4所示.裂纹长度和应力之 断裂时间曲线，得到断裂时间与所加应力存在一 间的关系拟合为： 个指数关系： 入cc=0.0296-7.995 (3) t4=6964exp(-0.0095o) (2) 其中，入Cc是应力腐蚀裂纹的长度，o是裂纹形核处 其中，o为施加的应力，单位为MPa·拟合的相关 对应的应力，相关因子R=0.87.一般将裂纹深度 因子R为0.996. 达到0.1mm时视为裂纹形核的最小裂纹，故令 为了计算裂纹形核应力，将断裂试样沿拉伸方 入cc=0.lmm,可以得到在258min下裂纹形成的 向进行切开.13000N载荷下的典型剖面如图3所 临界应力是276MPa,0.1mm裂纹形成的临界应力 示.在所加载荷下最小直径截面的应力是331MPa, 所对应的位置距断裂表面（最小的断面）67mm·作 对应的断裂时间是258min.在剖面上测量了每个 为比较，裂纹的形核时间与应力对应关系也在图2都经过600号砂纸打磨．SCC 实验在42％ MgCl2 沸腾溶液中（416K）恒载荷下进行．应力腐蚀断裂 后将断裂试样沿着轴向中心面剖开‚用光学显微镜 测量剖面的裂纹长度和位置‚用扫描电镜观察断口 形貌． 表1 304不锈钢的成分（质量分数） Table1 Composition of 304stainless steel ％ Cr Ni Mn Cu Mo Si C P S Fe 18∙1 8∙46 1∙42 0∙360 0∙200 0∙442 0∙059 0∙024 0∙024 Bal． 图1 锥形试样的形状示意图（单位：mm） Fig．1 Schematic of a tapered round specimen （unit：mm） 对于给定的载荷 p‚试样截面任一位置的应力可以 用下式计算： σ＝ 4p π（ d0＋2ltanθ） 2 （1） 其中‚l 是距最小截面的距离‚d0 为最小截面的直 径．当θ＝3°时‚在最小断面直径 d0＝7mm 的应力 集中可以忽略不计．对应于某一位置的应力可以通 过式（1）计算‚从而得到应力与裂纹长度的关系．通 过该曲线外推至零裂纹深度或某一规定裂纹长度来 获得裂纹形核时的应力．对于给定载荷‚在最小截 面的断裂时间即是外推至零裂纹长度所对应的相应 应力时的裂纹形核时间． 2 结果与讨论 2∙1 裂纹形核和断裂时间 图2为锥形试样在42％MgCl2 沸腾溶液中断 裂时间与载荷的对应关系．当施加应力为127MPa 时‚在8312min 内不发生 SCC；而当应力为166MPa 时‚则在1500min 内就发生断裂．取中间值得到 SCC 的门槛值应力是147MPa．根据图2中的应力 －断裂时间曲线‚得到断裂时间与所加应力存在一 个指数关系： tf＝6964exp（－0∙0095σ） （2） 其中‚σ为施加的应力‚单位为 MPa．拟合的相关 因子 R 为0∙996． 为了计算裂纹形核应力‚将断裂试样沿拉伸方 向进行切开．13000N 载荷下的典型剖面如图3所 示．在所加载荷下最小直径截面的应力是331MPa‚ 对应的断裂时间是258min．在剖面上测量了每个 图2 锥形试样的断裂时间与载荷的对应关系 Fig．2 Curves of the time to fracture with the applied stress for a ta￾pered specimen 图3 裂纹在轴向剖面不同位置形核 Fig．3 Cracks initiated at different positions on the section along the axis direction 裂纹的位置和深度‚对应每个裂纹位置的应力可以 根据式（1）计算．在断裂时间258min 下裂纹深度的 变化与应力的关系如图4所示．裂纹长度和应力之 间的关系拟合为： λSCC＝0∙029σ－7∙995 （3） 其中‚λSCC是应力腐蚀裂纹的长度‚σ是裂纹形核处 对应的应力．相关因子 R＝0∙87．一般将裂纹深度 达到0∙1mm 时视为裂纹形核的最小裂纹‚故令 λSCC＝0∙1mm‚可以得到在258min 下裂纹形成的 临界应力是276MPa．0∙1mm 裂纹形成的临界应力 所对应的位置距断裂表面（最小的断面）67mm．作 为比较‚裂纹的形核时间与应力对应关系也在图2 ·502· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷