铝及铝合金腐蚀的基本类型之应力腐蚀开裂(SCC)

铝合金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SCCSCC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。

1XXX3XXX系合金及镁含量低于3%5XXX系合金不会发生SCC2XXX系合金、镁含量>3%5XXX系合金及7XXX系超硬铝有SCC6XXX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

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b/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SCCb——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

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SCC2——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SCC3——使用中向板材短横微波施加拉应力,都会出现SCC4——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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