关于不锈钢腐蚀疲劳裂源的形成机制的模型,提出的较多,但至今也没有一个统一的理想模型,原因是不同的合金以及所处的 腐蚀环境、试验频率、电位等各种复杂因素都会影响其机制,有关模型简述如下:
(1)蚀孔的机制这是最早的说法,蚀孔提供了腐蚀疲劳裂 纹的起源.钢的腐蚀疲劳抗力往往与其孔蚀抗力有关联,Charles 在比较不同双相不锈钢的疲劳数据时,发现PRE值高的双相不锈钢,腐蚀疲劳抗力也高。但是也存在这样的现象,在没有形成 小孔的介质中,也有腐蚀疲劳发生,或是在疲劳断裂过程中小孔 并非疲劳源,只是加速了裂纹的扩展.
(2)优先溶解机制在循环应力作用下,处于裂纹尖端的原 子比基体内的原子能量高,活性较大,所以在裂纹尖端的变形金 属优先溶解并加速裂纹的扩展.
(3)滑移一表面膜破裂一再钝化机制这方面的工作报导较多.
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在溶液环境中,金属处于钝化态时.由于疲劳产生滑移台阶或由于位错移动产生的挤出脊都能使不锈钢表面的钝化膜遭到破坏,这样暴露出的滑移台阶相对大面积钢表面的阴极膜即成为小阳极区,促使滑移台阶附近的金属快速溶解,形成缺口,在循环频率作用下使破坏的膜又有修复的机会,使滑移面再钝化,这样裂纹源可以归结为系滑移台阶长大的速率和再钝化的速率二者间的交互作用和竞争的结果.Daeubler即基于这一模型.
利用电流密度衰减曲线,暴露金属的腐蚀速率以及临界滑移台阶的高度,通过计算可以得出初始裂纹出现的时间和裂纹的贯穿深度,也可以预测所研究合金的S-N曲线的形状和大小。
通常提出的有阳极溶解和氢脆两种机制。关于阳极溶解模型, 由于机械破裂造成的新的去钝化表面在腐蚀环境中遭到阳极溶解,从而增大裂纹扩展速率;关于氢脆模型,当氢进入金属裂缝尖端,弱化了金属键,在下一循环载荷时增大了裂纹的扩展。
长期认为这是两个不同的机制,而近年的一些看法认为这是两个互 相关联的过程,阳极溶解使局部裂纹尖端环境中的pH值降低,从而增加氢进入金属裂纹尖端的几率。
环境影响腐蚀疲劳裂纹的扩展即可用阳极溶解一氢脆 机制来阐明,氢进入金属的裂纹尖端是扩展速率的决定性步骤。
外加电位对Uranus5O双相不锈钢在