彈簧應力腐蝕破裂的一般過程如前所述,彈簧應力腐蝕破裂對環境有著非常明顯的選擇性,各種材料都只有在其彈簧應力腐蝕敏感性較強的特殊環境中才會發生彈簧應力腐蝕破裂,每組不同的特殊組合都對應著不太一致的彈簧應力腐蝕機制。但是經長期的研究實踐,人們還是歸納出了具有共性的彈簧應力腐蝕的一般過程。關于彈簧應力腐蝕破裂過程的三階段理論,較好的總結了包括電化學過程和非電解質中、非金屬中的破裂規律,概括地說明了環境中的各項物質分別在三個階段中是促進破裂還是起緩解腐蝕的作用,可以描述彈簧應力腐蝕破裂的一般過程。
三個階段分別為:
1.金屬表面形成保護膜幾乎所有發生腐蝕開裂的合金均能形成表面保護膜或鈍化腰,使得金屬不直接暴露于腐蝕介質中。
2、保護膜局部破裂,形成蝕孔或裂紋源由于某種原因造成保護膜的局部破損,使基體金屬直接與介質接觸,桑露的金屬表面形成陽極,而未破損的的保護膜覆蓋的表面形成陰極,形成腐蝕電池,使陽極金屬被腐蝕。同時暴露出的新鮮表面又會自動成膜,實現白修復。當保護膜的破壞速度大于修復速度時,彈簧應力腐蝕裂紋就得以擴展。金屬中引起表面膜局部破壞的因素有:
(1)環境因素,環境中存在能破壞鈍化膜的活性離子,如l一、Br一等。
(2)冶金因素,金屬表面的缺陷,如露頭的螺位錯會造成模的破口,非金屬夾雜物、晶界和相界等處都易于產生局部腐蝕。局部缺陷的大小由直徑為幾個原子至幾毫米。
(3)力學因素,在應力作用下產生的突品表面的滑移臺階可能使保護膜被撕裂。
3.裂紋向縱深擴展。如果具備上述兩個條件,腐蝕形態將限于孔蝕和縫隙腐蝕,使得腐蝕只沿著-條狹小通道向合金內部發展,面不在表面擴展,擴展機制如下:
(1)拉應力促使膜不斷地間歇地破裂,當膜再飩化能力處于狹窄的,合適的范圍內時,腐蝕就沿一個狹窄的破口前進,有膜部分受到陰極保護。
(2)在破口或裂紋尖端,形成獨特的閉塞區,裂尖金屬溶解,陰離子遷入,pH值下降,使腐蝕加速,同時陰極反映生成的氫部分擴散到裂紋尖端金屬內部,引起脆化。
(3)合金內部存在活性通道,可能是預先存在或由干彈簧應力腐蝕過程中產生相變、屈服等而形成。腐蝕和脆斷在拉應力作月下沿活性通道前進。
上述彈簧應力腐蝕破裂的過程如圖8-12所示。而圖S-13則說明了彈簧應力腐蝕裂放的萌生和亞臨界擴展以及機械失穩斷裂的速率。
圖中,A曲線表示塑性較好的金屬材料;B曲線表示塑性較差的金屬材料;C曲線表示脆性材料,例如淬火后的H-11模具鋼等。