众所周知,当对金属材料施加拉力时,金属会发生拉伸,超过一定限度后会发生断裂。但是,根据金属的种类以及外部环境,可能会在低于正常断裂强度的极限点处发生断裂。这种现象称为“应力腐蚀破裂”。
应力腐蚀破裂的发生方式,会因诱发应力腐蚀破裂的外部环境物质、其浓度、湿度以及材料自身所具有的残余应力而发生变化。
已知应力腐蚀破裂可能沿着金属晶粒的边界(称为晶界)发生,也可能沿着晶粒内部发生。
发生应力腐蚀破裂的金属案例如下所示。
(1)碳素钢:诱因物质=NO3-OH-
(2)高张力钢:诱因物质=H2S
(3)奥氏体不锈钢:诱因物质=Cl-OH-
(4)黄铜:诱因物质=NH3胺
(5)高强度铝合金:Cl-
(6)高强度钛合金:Cl-
在应力腐蚀破裂中,即使诱因物质的浓度很低,在诱因物质容易蒸发的部分或是经过长时间后被浓缩的情况下,这些部位也容易成为破裂的起点。起初,由于化学变化而产生微小的微裂纹(龟裂),当应力作用于它们时,裂纹逐渐向内部发展,最终导致大的破坏。
想要避免发生应力腐蚀破裂是相当困难的,在现实中,最可靠的技术手段是选择一种不会因外界环境中所含的诱因物质而发生应力腐蚀破裂的金属材料。
塑料成型模具是采用碳钢和不锈钢制成,但是当成型材料产生的Cl-(氯离子)或用于模具温度控制的高温H2O会导致发生问题时,就需要对材质选择多加考虑。也可通过在表面上进行涂层或镀层处理来避免发生应力腐蚀破裂。