金属材料腐蚀疲劳的失效特征及安全选择

金属材料在交变载荷及腐蚀介质的共同作用下所发生的腐蚀失效现象是腐蚀疲劳。发生腐蚀疲劳的金属构件的应力水平或疲劳寿命较无腐蚀介质条件下的纯机械疲劳要低得多。由于金属构件实际工况很少有真正的静载，也很少有真正的惰性环境，故发生腐蚀疲劳的情况是很多的。

图5-57 腐蚀疲劳示意图

1.失效特征

腐蚀疲劳常由腐蚀裂纹、点蚀坑及其他蚀坑底部引起，腐蚀疲劳裂纹往往是多源的，穿晶或沿晶扩展，很少分叉，如图5-57所示。断口表面多有腐蚀产物，脆性断口，且呈圈状发展，断口微观观察可见裂纹扩展的疲劳辉纹，并带有腐蚀的特征，如腐蚀点坑、泥状花样。

2.导致失效的条件、应力及失效过程(https://www.xing528.com)

腐蚀疲劳是处于腐蚀介质中的金属材料在交变应力作用下产生的疲劳断裂，一般没有疲劳极限。孔蚀或其他局部腐蚀造成缺口、缝隙，引起应力集中，造成滑移。滑移台阶的腐蚀溶解使逆向加载时表面不能复原，成为裂纹源；反复加载使裂纹不断扩展，腐蚀作用使裂纹扩展速度加快。在交变应力作用下，滑移具有累积效应，表面膜更容易遭到破坏。

3.腐蚀疲劳的预防措施

（1）选材 为了抗机械疲劳，一般选择强度较高的金属材料，因为纯机械作用在高强度金属中可以阻止裂纹形核，一旦裂纹形成，高强度材料比低强度材料裂纹扩展要快得多。但腐蚀疲劳中更常见的是腐蚀诱发疲劳源，因此选择强度低的材料反而更安全。选择耐点蚀、耐应力腐蚀开裂的金属材料，其抵抗腐蚀疲劳的强度也较高。

（2）降低应力 降低构件的应力是比较有效的措施。通过改进结构，降低应力；避免尖锐缺口，减少应力集中；采用消除残余应力的热处理及采用喷丸等表面处理，使构件表面层有残余压应力都是可取的。

（3）保护 减少金属材料构件的腐蚀是常用的方法，如用涂镀层覆盖金属构件表面使之与腐蚀介质隔离；在环境介质中添加缓蚀剂及采用电化学保护方法等。