應力腐蝕斷裂事例有半數(shù)以上是在包含氯離子雜質成分的環(huán)境下發(fā)生的,但在實驗室里,應力腐蝕斷裂的發(fā)生要花費很長的時間,例如Truman(1977年)通過13500h的試驗來觀察氯離子(102~105)x10-4%(ppm)、溫度20℃~沸點、pH(2、7、12)對304不銹鋼是否發(fā)生斷裂的影響,結果表明:在pH值為7的情況下只要不產生105x10-4%(ppm)Cl-,就不會發(fā)生斷裂。另一方面,日本自1975年左右高純度鐵素體系不銹鋼開始上市。其中,尤其是鉻含量小于20%、鉬含量小于2%的鋼種曾被嘗試用于解決由304鋼的應力腐蝕斷裂、間隙斷裂等引起的溫水環(huán)境問題,一般使用80℃以下比較稀薄的食鹽水,試片則使用實際裝置也進行的重疊焊接的具有間隙的焊接試片。
增尾等(1979年)將兩塊薄試片通過點焊合為一體,然后將其放入包含80℃的100x10-4%(ppm)Cl-的水中,接下來每天吹入1次空氣,在滿足這些條件的前提下進行了長達7個月的實驗,結果表明:奧氏體系不銹鋼中,316不銹鋼沒有發(fā)生腐蝕,但304鋼發(fā)生了點腐蝕和應力腐蝕斷裂;另一方面,鐵素體系不銹鋼(430鋼以及低碳的 17Cr-Ti、17Cr-1Mo-Ti、18Cr-2Mo-Ti各鋼)中的18Cr-2Mo-Ti鋼幾乎沒有發(fā)生腐蝕,但是其他的鋼雖然沒有斷裂卻發(fā)生了點腐蝕。他們(1980年)還著眼于應力腐蝕斷裂,利用上述點焊試片進行了6個月的試驗來研究氯離子濃度(100x10-4%(ppm)、1000x10-4%(ppm)、21000x10-4%(ppm))以及溫度(40℃、60℃、80℃)的影響。304不銹鋼和316不銹鋼的結果如圖7.14所示,和前面提到的Truman的結果相比,在濃度更低、溫度更低的情況下發(fā)生了應力腐蝕斷裂。在溫度為40℃的時候都沒有發(fā)生斷裂,這和實際的結果大體是一致的。不過,含碳極低的鐵素體系鋼種雖然只發(fā)生了點腐蝕,但是在試驗過程中點腐蝕卻停止了。此外,為了研究2%Si、2%Mo以及兩者的復合添加對于以18Cr-10Ni和18Cr-18Ni為主要成分的鋼所產生的影響,他們(1983年)使用同樣的點焊試片,在氯離子1000x10-4%(ppm)以及21000x10-4%(ppm)、溫度80℃的氣體液面上進行了8個月的試驗,結果表明:每種鋼都發(fā)生了斷裂,雖然添加了上述元素,但還是沒能防止斷裂;不過添加2%Cu能夠防止斷裂。
此外,渡邊等(1983年)利用點焊試片,在氯離子50x10-4%(ppm)、溫度80℃或者120℃的條件下研究合金元素對應力腐蝕斷裂的影響,證明了磷對19Cr-9Ni鋼的斷裂有害,而銅能夠產生斷裂阻力。
足立等(1988年)也通過點焊試片,在110~180℃、氯離子50x10-4%(ppm)的條件下進行了試驗。結果發(fā)現(xiàn):在18Cr-12Ni鋼當中,通過復合添加銅和硅能夠提高耐應力腐蝕斷裂性;而添加鉬之后,耐裂性也不會降低很多,基于這一結果開發(fā)出了18.5Cr-12Ni-3Si-2Cu-0.8Mo-0.4Mn耐應力腐蝕斷裂不銹鋼。進而他們(1989年)采用同樣的試驗檢驗了A1(~1.5%)和N(0.02%以及0.2%)對于相同鋼試樣的應力腐蝕斷裂產生的影響,結果發(fā)現(xiàn)鋁能夠改善耐應力腐蝕斷裂性。將合金元素的影響歸納為圖7.15。
此外,梁等(1989年)(1990年)也采用點焊試片,在氯離子(0.03%、0.3%、20%)以及改變了溫度的水溶液中,將電位保持在再鈍化電位之上,然后檢驗是否會發(fā)生斷裂。他們運用上述方法研究P、Si、Mn、Cu對18Cr-14Ni鋼的應力腐蝕斷裂的影響,得出的結論是:單純的硅不能抑制斷裂,但是和銅復合添加就會產生抑制效果,這一點和足立等是一致的;磷是有害的,能夠降低斷裂臨界氯離子濃度和臨界溫度。此外用同樣的方法研究了P、Mo、Al對于斷裂界限溫度的影響,結果如圖7.16所示,和足立等的試驗一樣證明了鋁的作用。
通過稀薄食鹽水進行的應力腐蝕斷裂試驗得出的合金元素的影響,和其他試驗方法得出的結果相比較,如表7.8所示:合金元素的影響根據(jù)實驗條件的不同有時結果會一致,有時會不一致。應力腐蝕斷裂性本身并不是金屬特有的性質,而是一種在應力和環(huán)境的相互作用下發(fā)生的現(xiàn)象,因此根據(jù)試驗條件為酸性、中性、是否以點腐蝕為起點、是否以縫隙腐蝕為起點等不同元素產生的影響也不同是理所當然的。因此應當采用接近使用條件的試驗方法。