有許多理論對應力腐蝕現象進行解釋,現選其中比較常用的三種簡述如下:
1. 活化通路型(xing)應力腐蝕
從電化學腐蝕理論中知道,當腐蝕電池是一個大陰極和一個小陽極時,陽極的溶解表現為集中性腐蝕損傷。只要在腐蝕過程中,陽極始終保持處于裂紋的最前沿,裂尖處于活化狀態下而不鈍化,與此同時其他部位(包括裂紋斷口兩側)發生鈍化,則裂紋可以一直向前發展直至斷裂如圖3-6所示。從圖中可以看出,裂紋猶如一個閉塞電池,裂紋內尖端是一個陽極區。裂口內部聚集了一些沉淀物如Fe3O4·Fe(OH)3,將裂紋通道堵塞,而此時H+可透過閉塞物質緩慢地向外擴散,內部消耗的H2O則通過滲透來補充。這樣又將其他活性離子(如Cl)帶入內部,促使內部腐蝕性增強,在應力作用下促使裂紋尖端區域鈍化膜破壞,將陽極進一步活化且更加集中,裂紋就進一步深入發展,直至斷裂。閉塞電池的實質是裂紋內部的電化學發展過程。若裂隙中沉淀物的體積大于破壞金屬的體積很多時,則出現脹裂力,使裂紋尖端應力增大,促使應力腐蝕裂紋的發展。這一理論著重說明了電化學過程的重要性。

2. 應變產生活性通道應力腐蝕
應(ying)(ying)變產生(sheng)(sheng)活性(xing)通道應(ying)(ying)力腐蝕是指鈍化(hua)(hua)膜在應(ying)(ying)力作(zuo)用下同(tong)金屬基(ji)體一起變形時(shi)發生(sheng)(sheng)破(po)裂(lie),裂(lie)隙處暴露出的金屬成為活化(hua)(hua)陽極,發生(sheng)(sheng)溶解。在腐蝕過(guo)程中,鈍化(hua)(hua)膜破(po)壞(huai)的同(tong)時(shi)又會使破(po)裂(lie)的鈍化(hua)(hua)膜修(xiu)復(fu)(fu),在連(lian)續發生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)變的條件下修(xiu)復(fu)(fu)的鈍化(hua)(hua)膜又遭破(po)壞(huai)。此過(guo)程周而(er)復(fu)(fu)始不(bu)斷發生(sheng)(sheng),當應(ying)(ying)力超過(guo)修(xiu)復(fu)(fu)后鈍化(hua)(hua)膜的強度,應(ying)(ying)力腐蝕即可發生(sheng)(sheng),直至脆斷,如圖3-7所示。該理論著重(zhong)說明了(le)應(ying)(ying)力的重(zhong)要作(zuo)用。
3. 氫脆型應力腐(fu)蝕
腐(fu)蝕電(dian)池是由(you)小陰極(ji)(ji)(ji)和大陽極(ji)(ji)(ji)組成(cheng),這時(shi)大陽極(ji)(ji)(ji)發生(sheng)溶(rong)解表現為均勻性(xing)腐(fu)蝕。小陰極(ji)(ji)(ji)區的(de)(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)過(guo)程中,如果發生(sheng)析(xi)氫的(de)(de)(de)話,將發生(sheng)陰極(ji)(ji)(ji)區金屬的(de)(de)(de)集中性(xing)滲氫,在持續載荷作用下氫促(cu)進塑性(xing)應(ying)(ying)變(bian)而導致(zhi)脆斷,應(ying)(ying)力腐(fu)蝕就會順利發展。隨著裂(lie)(lie)紋的(de)(de)(de)發展,裂(lie)(lie)紋尖端(duan)應(ying)(ying)力(裂(lie)(lie)尖應(ying)(ying)力)、應(ying)(ying)變(bian)集中促(cu)進金屬中氫往裂(lie)(lie)紋尖端(duan)中聚集(叫做應(ying)(ying)力誘(you)導擴(kuo)(kuo)散),最終導致(zhi)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕斷裂(lie)(lie)。氫脆裂(lie)(lie)紋擴(kuo)(kuo)散機(ji)理的(de)(de)(de)示(shi)意圖如圖3-8所(suo)示(shi)。

