铝合金的SCC是在20世纪30年代初发现的。金属在应力(拉应力或内应力)和腐蚀介质的联合作用下所发生的一种破坏,被称为SCC。SCC地特征是形成腐蚀-机械裂缝,既可沿着晶界发展,也可以穿过晶粒扩展。由于裂缝扩展是在金属内部,会使金属结构强度大大下降,严重时会发生突然破坏。SCC在一定的条件下才会发生,它们是:
一定的拉应力或金属内部残余应力;
金属或合金本身对应力腐蚀敏感;
存在能引起该金属或合金应力腐蚀的介质。对铝合金,这样的介质是氯化物、潮湿工业大气和海洋大气。
1XXX、3XXX系合金及镁含量低于3%的5XXX系合金不会发生SCC;2XXX系合金、镁含量>3%的5XXX系合金及7XXX系超硬铝有SCC;6XXX系铝合金也偶有SCC。工业变形铝合金的SCC性能表1-6-8及表1-6-9。
表1-6-8 工业变形铝合金的SCC等级
合金系
|
合金类别 |
强化方式 |
抗拉强度/ób/MPa |
SCC等级 |
1XXX 2XXX 3XXX 5XXX 5XXX 6XXX 7XXX 7XXX |
Al Al-Cu-Mg-Si(3%~6%Cu) Al-Mg-Mg Al-Mg(1%~2.5%Mg) Al-Mg-Mn(3%~6%Mg) Al-Mg-Si Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg-Cu |
冷加工 热处理 冷加工 冷加工 冷加工 热处理 热处理 热处理 |
69~172 379~517 138~276 138~290 290~379 152~379 379~503 503~621 |
α b α α b α b b |
注:α——在使用中与实验室均未发现SCC;b——某些合金及某些状态材料在使用中出现过SCC,但是正确地选择合金与状态,精心地设计与组装结构,在使用中可以避免SCC。
表1-6-9工业变形铝合金的SCC性能比较
类型
|
合金系 |
牌号 |
状态 |
SCC等级 |
热处理不可强化的铝合金 |
工业纯铝 Al-Mn Al-Mg Al-Mg
Al-Mg-Mn Al-Mg-Mn Al-Mg-Mn 包铝的Al-Mn |
1100,1200 3003 5005,5050,5154 5056,5356
3004,3005,5454 5086 5083,5454 3003,3004 |
各种 各种 各种 加工硬化
各种 各种 稳定化处理 各种 |
1 1 1 4
1 2 2 1 |
热处理可强化的铝合金 |
Al-Mg-Si Al-Mg-Si-Cu Al-Mg-Si-Cu Al-Si-Mg Al-Si-Mg
Al-Ai-Mg-Cu Al-Cu Al-Cu Al-Cu-Si-Mn Al-Cu-Mg-Mn
Al-Cu-Mg-Mn Al-Cu-Li-Cd Al-Cu-Fe-Ni Al-Cu-Pb-Bi Al-Cu-Pb-Bi
Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg Al-Zn-Mg-Cu Al-Zn-Mg-Cu 包铝的Al-Zn-Mg-Cu |
6063 6061 6061 6151,6351 5151,6351
6066,6070 2219,2017 2219 2014 2024
2024 2020 2618 2011 2011
7005 7039 7075,7079 7075,7079 |
各种 T4 T6 4 T6
T6 T3, T4 T6, T8 T3, T6 T3
T6 T6 T61 T3 T3, T8
T53 T6 T6 T73 各种 |
1 2 1 2 1
2 3 2 3 3
2 2 3 4 2
3 3 3 2 1 |
注:在3%NaCl水溶液中进行交替浸渍试验所获得的结果。1——在实验室与使用中都不会出现SCC;2——在使用中不会出现SCC,但在实验室试验时,若向板材长横向施加拉应力,则有SCC;3——使用中向板材短横微波施加拉应力,都会出现SCC;4——在使用中,在板材纵向及长横向施加拉应力都会出现SCC
当应力作用于材料的纵向或长横向时,SCC可在应力相当于屈服强度时发生,若应力作用于短横向上,发生SCC的应力则低于屈服强度。铝合金在应力腐蚀敏感性决定于其显微组织,与冶金处理的关系极为密切。SCC大都沿着晶界发展,近年来发现晶界内的局部电池反应腐蚀引起的氢脆对SCC起着重大的作用,特别是对Al-Zn-Mg-Cu系合金及Al-Mg系合金。
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