金屬材料產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕需具備三個條件:1. 材料對應(yīng)力腐蝕敏感;2.在特定的腐蝕環(huán)境中服役(對鋁合金而言,在鹽水介質(zhì)或腐蝕氣氛中;3. 受到拉應(yīng)力。影響鋁合金應(yīng)力腐蝕的因素主要有環(huán)境因素、冶金因素和應(yīng)力因素。三者之間相互聯(lián)系和相互影響:
1. 環(huán)境因素
影響鋁合金應(yīng)力腐蝕的環(huán)境因素主要有:離子種類、離子濃度、溶液 pH 值、氧氣及其它氣體、緩蝕劑、環(huán)境溫度、環(huán)境壓力等。 在研究了在不同大氣環(huán)境中2A12 和7A04兩種鋁合金的應(yīng)力腐蝕情況,發(fā)現(xiàn)鋁合金在不同環(huán)境中應(yīng)力腐蝕敏感性不同,在海洋環(huán)境中較為敏感。海洋環(huán)境中含有大量鹽分,Cl- 會穿過鋁合金表面的保護膜進入內(nèi)部,對其產(chǎn)生腐蝕。
實驗表明,當HNO3溶液的質(zhì)量濃度在 20%-40%之間時,鋁合金的腐蝕加劇,在濃度為35%左右時鋁合金腐蝕速率達到最高點。而在濃HNO3溶液中,鋁合金應(yīng)力腐蝕并不明顯,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于在鋁合金表面形成了一層致密的氧化膜,阻止了HNO3 的進一步腐蝕。
2. 冶金因素
冶金因素主要包括鑄造方式、加工方式和熱處金應(yīng)力腐蝕的影響,發(fā)現(xiàn)陰極極化使鋁合金應(yīng)力腐蝕敏感性增大,摩擦攪拌焊接的應(yīng)力腐蝕敏感性比熔焊的低。 一般認為經(jīng)適當處理的6061-T6和3004鋁合金不會出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕。冶金因素的不同改變了鋁合金表面膜的類型,并造成鋁合金內(nèi)部組織的不同和晶體結(jié)構(gòu)的變化,從而影響了鋁合金的電化學行為和力學行為,導(dǎo)致鋁合金應(yīng)力腐蝕敏感性不同。
3. 應(yīng)力因素
應(yīng)力因素主要包括載荷類型、載荷大小、加載方向、加載速度等。就應(yīng)力腐蝕而言,應(yīng)力方向必須與晶界相垂直,以便能夠使其分離。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的關(guān)鍵因素之一就是要有應(yīng)力作用。 而不同的應(yīng)力作用會產(chǎn)生不同的效果,交變應(yīng)力和環(huán)境共同作用產(chǎn)生腐蝕疲勞,它和固定應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力腐蝕破裂通常有明顯區(qū)別。通常腐蝕疲勞比應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的后果更嚴重。此外,加載速度的不同也會影響鋁合金應(yīng)力腐蝕的敏感性。