第5期 史冬梅等：小锥度试样在研究应力腐蚀裂纹形核中的应用 .503 中划出，裂纹形核时间和应力之间的关系为： TG形核位置到转变成IGSCC与TGSCC混合面的 t=4310exp(-0.0097o) (4) 长度，而不是准确的TGSCC区域.距离是从最长的 从图2以及式(2)和(4)可以看到是t的主要 TG部分进行测量的 组成部分，和4与应力的关系有同样的变化趋势. 2.5 2.0 y=0.0293x-7.9945 R2-0.7665 1.5 00 1.0 00 0.5 00 o 91 950 300 350 150m 应力MPa 图6在457MPa应力下穿晶断裂向沿晶断裂的转变（左侧边界 图4304不锈钢的锥形试样在42%MgC2沸腾溶液中裂纹深 为样品表面，右侧边界为过载新裂) 度与应力的对应关系 Fig.6 Transition of transgranular SCC mode to intergranular SCC Fig.4 Relation of crack depth to stress along the axis of the tapered mode under 457 MPa (the left edge is the side surface and the right is specimen of 304 stainless steel in 42%MgCl2 solution overload fracture) 2.2断口观察 2.0 SEM观察表明所有裂纹的形核和早期的扩展 都是穿晶的(TG),呈解理特征，随着裂纹从表面向 中心扩展，断口由穿晶转变为沿晶(IG),最终是延 1.5 性韧窝断口.在204MPa应力下，从试样中获得的 断裂表面的低倍SEM形貌如图5所示.能够清楚 1.0 的观察到最初的TGSCC改变到TGSCC和IGSCC 混合的形态.整个断口由TG、TG和IG混合、IG和 0.5 最终韧窝的形貌组成，在施加应力较低时，如166 MPa时，穿晶的解理断口形貌部分较大，沿直径方 向的长度大约是2mm;当施加应力较高时，如增加 00 200 300 400 500 到204MPa和254MPa,解理断口部分减少，长度分 外加应力MPa 别降低到0.65mm和0.4mm;当施加应力增加达到 图7穿晶裂纹开裂距离与外加应力的变化关系 400MPa时，穿晶断口长度只是一个晶粒尺寸，约几 Fig-7 Curve of the transgranular SCC distance from the sample 十微米，如图6所示，即断口上穿晶解理部分随着 surface to the mixed mode transition site with the applied stress 外加应力水平的增加而减少.TGSCC与施加应力 的变化关系如图7所示，图7的结果仅给出了从 3结论 (1)利用锥度试样测量应力腐蚀裂纹的形核时 间是可行的 (2)试样应力腐蚀断裂时间的大部分贡献来源 于裂纹的形核时间， (3)断口形貌与应力大小有关，随外加应力增 大，断口的穿晶解理部分减少 300m 参考文献 图5在204MPa应力下穿晶断裂向沿晶新裂的转变（箭头指示 样品表面) [1]Bergman M.Brickstad B.Nilsson F.A procedure for estimation Fig-5 Transition of transgranular SCC to intergranular SCC under of pipe break probahilities due to IGSCC.Int J Pressure Vessels 204 MPa (the arrow indicates the side surface of the specimen) Piping,1997,74.239 (下转第521页)中划出．裂纹形核时间和应力之间的关系为： ti＝4310exp（－0∙0097σ） （4） 从图2以及式（2）和（4）可以看到 ti 是 tf 的主要 组成部分‚ti 和 tf 与应力的关系有同样的变化趋势． 图4 304不锈钢的锥形试样在42％ MgCl2 沸腾溶液中裂纹深 度与应力的对应关系 Fig．4 Relation of crack depth to stress along the axis of the tapered specimen of 304stainless steel in42％ MgCl2solution 图5 在204MPa 应力下穿晶断裂向沿晶断裂的转变（箭头指示 样品表面） Fig．5 Transition of transgranular SCC to intergranular SCC under 204MPa （the arrow indicates the side surface of the specimen） 2∙2 断口观察 SEM 观察表明所有裂纹的形核和早期的扩展 都是穿晶的（TG）‚呈解理特征‚随着裂纹从表面向 中心扩展‚断口由穿晶转变为沿晶（IG）‚最终是延 性韧窝断口．在204MPa 应力下‚从试样中获得的 断裂表面的低倍 SEM 形貌如图5所示．能够清楚 的观察到最初的 TGSCC 改变到 TGSCC 和 IGSCC 混合的形态．整个断口由 TG、TG 和 IG 混合、IG 和 最终韧窝的形貌组成．在施加应力较低时‚如166 MPa 时‚穿晶的解理断口形貌部分较大‚沿直径方 向的长度大约是2mm；当施加应力较高时‚如增加 到204MPa 和254MPa‚解理断口部分减少‚长度分 别降低到0∙65mm 和0∙4mm；当施加应力增加达到 400MPa 时‚穿晶断口长度只是一个晶粒尺寸‚约几 十微米‚如图6所示．即断口上穿晶解理部分随着 外加应力水平的增加而减少．TGSCC 与施加应力 的变化关系如图7所示．图7的结果仅给出了从 TG 形核位置到转变成 IGSCC 与 TGSCC 混合面的 长度‚而不是准确的 TGSCC 区域．距离是从最长的 TG 部分进行测量的． 图6 在457MPa 应力下穿晶断裂向沿晶断裂的转变（左侧边界 为样品表面‚右侧边界为过载断裂） Fig．6 Transition of transgranular SCC mode to intergranular SCC mode under457MPa （the left edge is the side surface and the right is overload fracture） 图7 穿晶裂纹开裂距离与外加应力的变化关系 Fig．7 Curve of the transgranular SCC distance from the sample surface to the mixed mode transition site with the applied stress 3 结论 （1） 利用锥度试样测量应力腐蚀裂纹的形核时 间是可行的． （2） 试样应力腐蚀断裂时间的大部分贡献来源 于裂纹的形核时间． （3） 断口形貌与应力大小有关‚随外加应力增 大‚断口的穿晶解理部分减少． 参 考 文 献 ［1］ Bergman M‚Brickstad B‚Nilsson F．A procedure for estimation of pipe break probabilities due to IGSCC．Int J Pressure Vessels Piping‚1997‚74：239 （下转第521页） 第5期 史冬梅等： 小锥度试样在研究应力腐蚀裂纹形核中的应用 ·503·