腐蚀疲劳简介与控制防护.doc

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1、腐蚀疲劳简介与控制防护董超3090702041，金属0902，材料科学与工程学院摘要：本文主要对腐蚀疲劳做了一定程度的介绍。首先给出了腐蚀疲劳的定义，然后又对它的特征进行了初步描述，同时给出了现在的腐蚀疲劳标准；接着对它的机理做了详细的描述与分析，同时根据机理提出了一系列控制防护措施；最后对本文进行了总结并对其实际情况进行了简单分析。关键词：腐蚀疲劳标准腐蚀疲劳机理影响因素控制防护一、腐蚀疲劳简介1、定义腐蚀疲劳是设备循环应力和腐蚀环境双重作用下产生的一种腐蚀形式。它涉及许多工业部门，如传播的推进器、轴、舵，飞机构件，汽车弹簧，矿山绳索等等。即使是抗腐蚀性能很好的

2、金属材料（如不锈钢），也能在像自来水这样的“无害”介质中发生腐蚀疲劳。腐蚀疲劳是一种很危险的破坏形式,因为它出现的时间和位置都很难事先预计。它不仅发生于处于活化状态的金属材料,而且也发生于处于钝化状态的金属材料。在一定条件下,可在结构设计、选材、制造及操作中采取一些措施,在一定程度上控制构件的腐蚀疲劳。2、特征腐蚀疲劳与气相中纯机械疲劳不同，其一系列特征表明它与电化学腐蚀有关，但又远较应力与腐蚀的单纯叠加严重。（1）表观疲劳极限实际工作中，假设交变应力的某一循环数N下的应力为腐蚀疲劳的极限应力，只要所取N足够大，使设备在使用期内安全使用即可，此应力称表观疲劳极限。

3、（2）腐蚀环境不是特定的只要环境对设备有腐蚀作用，再加上循环应力的作用均可产生腐蚀疲劳。这是和应力腐蚀的不同处。（3）裂纹形态腐蚀疲劳所造成的裂纹大多为穿晶型常成群的产生.随腐蚀疲劳过程的发展，裂纹宽度将增大，在扩展过程中常出分枝，裂纹尖端变钝。这是由于扩展过程中受到腐蚀的缘故。3、腐蚀疲劳标准[1]（1）GB国家质检总局GB/T20120.1-2006金属和合金的腐蚀。腐蚀疲劳试验。第一部分：循环失效试验GB/T20120.2-2006金属和合金的腐蚀。腐蚀疲劳试验。第二部分：预裂纹试验裂纹扩展试验（2）ISO国际标准化组织ISO11782-1-1998金属和合

4、金的腐蚀。腐蚀疲劳试验。第一部分：循环失效试验ISO11782-2-1998金属和合金的腐蚀。腐蚀疲劳试验。第二部分：预裂纹试验裂纹扩展试验（3）ENISOENISO11782-1-2008金属和合金的腐蚀。腐蚀疲劳测试。第一部分：疲劳测试周期ENISO11782-2-2008金属和合金的腐蚀。腐蚀疲劳测试。第二部分：使用破碎试样的裂纹扩展测试一、腐蚀疲劳机理[2]1、气相中的腐蚀疲劳（1）衔接受阻模型金属材料加载时表面发生滑移，若有氧气存在,可在滑移带处溶入高浓度的氧，使热效应增加，空位增殖，表面形成氧化膜。在反向加载发生逆方向的滑移时，滑移面俘获的氧进入滑移带

5、，阻碍了断裂面的衔接或焊合,引发裂纹。从而使滑移带转变成疲劳裂纹，使裂纹扩展第I(初始)阶段的过程提前(相对于惰性气氛)，并加速第I阶段裂纹的扩展。（2）氧化膜下空穴堆聚形成裂纹模型按理论认为，气相介质与金属发生化学反应在表面生成保护膜，使表面强化。在交变应力作用下，保护膜阻碍位错通过自由表面的逃逸，导致膜下位错堆集，形成空穴与凹陷。在交变应力作用下形成裂纹。2、液相中的腐蚀疲劳（1）蚀孔应力集中-滑移不可逆性增强模型电化学腐蚀环境使金属表面形成的点蚀孔成为应力集中源，当金属受拉应力作用时，在点蚀孔底产生滑移台阶，滑移台阶处暴露出的新鲜金属表面因腐蚀作用使逆向加载

6、时表面不能复原(即逆向滑移受阻)，由此造成裂纹源的产生。疲劳的反复加载，使裂纹不断向纵深扩展。腐蚀产生点蚀孔→产生滑移台阶→台阶溶解形成新表面→逆滑移形成裂纹（2）滑移带优先溶解模型金属表面在交变应力作用下产生驻留滑移带，挤出、挤入处由于位错密度高或杂质在滑移带处的沉积等原因，使原子具有较高的活性而成为局部小阳极，而其他部位则处于活性相对低的状态(成为大阴极)，由此导致驻留滑移带处发生优先腐蚀溶解，进而使腐蚀疲劳裂纹形核。裂纹形核后，交变应力和裂纹内局部电化学腐蚀的协同作用使裂纹不断扩展。（3）氢脆模型水合氢离子从裂纹面向裂纹顶端扩散。氢离子发生还原反应而使裂纹顶

7、端表面吸附氢原子，被吸附的氢原子沿表面扩散到表面的择优位置上，氢原子在交变应力的协同作用下向金属内的关键位置(如晶粒边界、裂纹顶端的三向高应力集中区或孔洞处)扩散与富集，交变应力与富集的氢联合作用导致裂纹的萌生与扩展。另外，有的研究结果则表明，吸附氢对腐蚀疲劳裂纹的扩展比三向应力集中区富集的氢的作用还大，即吸附氢是推动CF裂纹扩展的主要因素。三、腐蚀疲劳的影响因素1、环境因素的影响（1）温度温度有显著的影响。随着温度的升高，腐蚀现象越发严重，疲劳寿命逐渐下降。不过，若温度上升引起材料的严重孔蚀，产生许多浅裂纹源，从而降低了应力集中，使阳极对阴极的面积比增大。温度增

8、高反而会使