所有的應力腐蝕開裂實驗的最終目的都是測定合金在特定應用環境中的抗應力腐蝕開裂性能。應力腐蝕實驗是根據應力腐蝕的特征和實驗目的而設計的。鑒于材料、介質、應力狀態和實驗目的的多樣性，現已發展了多種應力腐蝕實驗方法。概括起來，按照實驗地點和環境性質可將實驗方法分為現場實驗、實驗室實驗和實驗室加速實驗；按照加載方式不同，可將其分為恒負荷實驗、恒變形實驗、斷裂力學實驗和慢應變速率拉伸實驗。不同的試樣類型、加載系統及環境系統的組合，構成了眾多的實驗方法。


 一(yi)、應力(li)腐蝕實驗的(de)試樣(yang)


 應力腐蝕實驗的(de)試樣(yang)一(yi)般(ban)可(ke)分為三類(lei)：光滑試樣(yang)、缺口試樣(yang)和預制裂紋試樣(yang)。


  1. 光滑試樣


光滑(hua)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)是在傳統力(li)(li)(li)(li)學實驗中常用(yong)的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)，也(ye)是應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕實驗中用(yong)得最(zui)多的(de)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)類型。應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕實驗中靜止加載的(de)光滑(hua)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)可以(yi)分為三大類：彈(dan)性應(ying)變試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、塑性應(ying)變試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)和(he)殘余應(ying)力(li)(li)(li)(li)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)。彈(dan)性應(ying)變試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)包(bao)括彎梁(liang)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、C形(xing)環試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、O形(xing)環試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、拉伸試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)和(he)音叉(cha)試(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)。


  2. 缺口(kou)試樣(yang)


  缺(que)(que)口(kou)試樣(yang)是(shi)模擬金屬(shu)材(cai)料(liao)中宏觀裂紋(wen)和各種加工缺(que)(que)口(kou)效(xiao)應(ying)(ying)以考察材(cai)料(liao)應(ying)(ying)力腐蝕敏感性的專門試樣(yang)。使(shi)用缺(que)(que)口(kou)效(xiao)應(ying)(ying)有以下優點：①. 縮短孕育期，加速應(ying)(ying)力腐蝕進程(cheng)；②. 使(shi)應(ying)(ying)力腐蝕限(xian)定于(yu)(yu)缺(que)(que)口(kou)區(qu)域；③. 改(gai)善(shan)測量(liang)數據的重現性；④. 便于(yu)(yu)測量(liang)某些參數，如裂紋(wen)擴展速率。


 3. 預制裂紋(wen)試樣


  預(yu)制(zhi)裂紋(wen)試樣(yang)是預(yu)開機械缺口并(bing)經疲(pi)勞法處理產生(sheng)裂紋(wen)的(de)試樣(yang)，通過應力(li)(li)(li)腐蝕(shi)實(shi)驗和斷裂力(li)(li)(li)學(xue)(xue)分析，測試結果(guo)可用于(yu)工程(cheng)設計(ji)、安全評定(ding)和壽命(ming)設計(ji)。這(zhe)種基于(yu)斷裂力(li)(li)(li)學(xue)(xue)的(de)預(yu)制(zhi)裂紋(wen)試樣(yang)，由于(yu)顯著地縮短(duan)了孕育期而加速應力(li)(li)(li)腐蝕(shi)破(po)壞，測試時間(jian)短(duan)，數(shu)據比較集中，便于(yu)研究裂紋(wen)擴展動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)過程(cheng)。



二、應力腐蝕實驗(yan)的加(jia)載方式


 在應力(li)腐蝕(shi)實(shi)驗中，應根(gen)據實(shi)驗目的選擇合適的試樣類型和(he)加(jia)載方(fang)式(shi)。加(jia)載方(fang)式(shi)通常可以分(fen)為恒載荷、恒變(bian)形和(he)慢應變(bian)速率(lv)拉(la)伸加(jia)載三種(zhong)方(fang)式(shi)。


 1. 恒(heng)載荷加載方式


 利(li)用(yong)(yong)砝碼、力矩、彈(dan)簧等對試(shi)樣(yang)(yang)施加(jia)一定(ding)的載荷(he)(he)進(jin)行應(ying)(ying)力腐蝕實(shi)驗(yan)。這種(zhong)加(jia)載應(ying)(ying)力的方式往(wang)往(wang)用(yong)(yong)于(yu)模(mo)擬(ni)工程構件(jian)可能受到的工作應(ying)(ying)力和加(jia)工應(ying)(ying)力。可采用(yong)(yong)直接拉伸加(jia)載，如在一端固定(ding)的試(shi)樣(yang)(yang)上直接懸掛砝碼；也(ye)可采用(yong)(yong)杠桿系統加(jia)載，這種(zhong)方式始(shi)終具有恒(heng)(heng)定(ding)的外加(jia)載荷(he)(he)。恒(heng)(heng)載荷(he)(he)應(ying)(ying)力腐蝕實(shi)驗(yan)雖然外加(jia)載荷(he)(he)是恒(heng)(heng)定(ding)的，但(dan)試(shi)樣(yang)(yang)在暴露(lu)過(guo)(guo)程中由于(yu)腐蝕和產生裂(lie)紋使其橫截面積(ji)不斷(duan)減小，從而使斷(duan)裂(lie)面上的有效應(ying)(ying)力不斷(duan)增加(jia)。與恒(heng)(heng)變(bian)形實(shi)驗(yan)相(xiang)比，必然導致試(shi)樣(yang)(yang)過(guo)(guo)早(zao)斷(duan)裂(lie)。恒(heng)(heng)載荷(he)(he)實(shi)驗(yan)條件(jian)更為嚴苛(ke)，試(shi)樣(yang)(yang)壽(shou)命更短，應(ying)(ying)力腐蝕的臨界應(ying)(ying)力更低。


 2. 恒變形加載方式


 通過直接(jie)(jie)拉伸或彎曲使試樣(yang)變(bian)(bian)(bian)形而(er)產(chan)生拉應(ying)力(li)(li)，利(li)用(yong)具有足夠剛性的框架維持這種變(bian)(bian)(bian)形或者直接(jie)(jie)采用(yong)加(jia)力(li)(li)框架，以保證(zheng)試樣(yang)變(bian)(bian)(bian)形恒定，此為(wei)恒變(bian)(bian)(bian)形加(jia)載方(fang)式(shi)。這種加(jia)載應(ying)力(li)(li)方(fang)式(shi)的試樣(yang)類型及恒變(bian)(bian)(bian)形加(jia)載的預制裂紋(wen)(wen)試樣(yang)等(deng)均屬于恒變(bian)(bian)(bian)形加(jia)載方(fang)式(shi)。恒變(bian)(bian)(bian)形應(ying)力(li)(li)腐蝕實(shi)(shi)驗(yan)過程(cheng)中(zhong)，當裂紋(wen)(wen)產(chan)生后還會引起應(ying)力(li)(li)下降(jiang)(jiang)，這是因為(wei)應(ying)力(li)(li)在裂尖(jian)高度集中(zhong)，使裂紋(wen)(wen)張開，而(er)且有一部(bu)分(fen)外加(jia)彈(dan)性應(ying)變(bian)(bian)(bian)轉變(bian)(bian)(bian)成為(wei)塑性應(ying)變(bian)(bian)(bian)，應(ying)力(li)(li)下降(jiang)(jiang)使裂紋(wen)(wen)的發展(zhan)放慢或終止，因此可能觀察不到(dao)試樣(yang)完全斷裂的現象，只能借助微觀金相檢查分(fen)析(xi)裂紋(wen)(wen)的生成。此外，為(wei)確定裂紋(wen)(wen)最初出(chu)(chu)現的時間，經常需(xu)要中(zhong)斷實(shi)(shi)驗(yan)，取出(chu)(chu)試樣(yang)觀察。


3. 慢(man)應變(bian)速率加載方式(shi)


 慢(man)應(ying)(ying)(ying)(ying)變速(su)率實(shi)驗(yan)(yan)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)法是(shi)由P.N.Parkins 和(he) Honthorne等(deng)人提出(chu)，并作為(wei)實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)實(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法而(er)建(jian)立起來的(de)，1977年統一(yi)(yi)命名(ming)為(wei)SSRT.作為(wei)實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)實(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法，最初(chu)應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)于(yu)快(kuai)(kuai)速(su)選材、判(pan)斷不(bu)同合金(jin)成分和(he)不(bu)同結構等(deng)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)敏感性或對(dui)各類電化學參數的(de)影響等(deng)，近年來已用(yong)(yong)于(yu)理論研究(jiu)(jiu)，并逐漸成為(wei)研究(jiu)(jiu)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)行為(wei)的(de)經典方(fang)法，已被ISO和(he)ASTM定(ding)為(wei)判(pan)斷應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)開裂的(de)一(yi)(yi)種標準方(fang)法。SSRT方(fang)法提供了在(zai)傳統應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實(shi)驗(yan)(yan)不(bu)能迅速(su)激發應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)環(huan)境(jing)里(li)確定(ding)延性材料應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感性的(de)快(kuai)(kuai)速(su)實(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法，由于(yu)它具有可大(da)(da)大(da)(da)縮短應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)實(shi)驗(yan)(yan)周期(qi)，并且可以采用(yong)(yong)光滑小試樣(yang)等(deng)一(yi)(yi)系列優點(dian)，因(yin)而(er)被廣(guang)泛應(ying)(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)于(yu)各種材料一(yi)(yi)介質的(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)研究(jiu)(jiu)。


 一些研究(jiu)者認(ren)為：在(zai)發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)體系(xi)中，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)作用(yong)是(shi)為了(le)促進(jin)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率，真正控制應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)裂(lie)(lie)紋(wen)發生(sheng)和(he)(he)擴展的(de)(de)(de)參(can)數是(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率而(er)不是(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)本身。事實上(shang)，在(zai)恒(heng)載荷和(he)(he)恒(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)實驗中以(yi)及在(zai)實際發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)設備(bei)部件中，裂(lie)(lie)紋(wen)擴展的(de)(de)(de)同時也(ye)或多或少地伴有緩慢的(de)(de)(de)動態(tai)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率取(qu)決于(yu)初始應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)值和(he)(he)控制蠕變(bian)的(de)(de)(de)各冶金參(can)量。電(dian)子金相(xiang)研究(jiu)表(biao)明，應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)通過外加應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)滑移臺階上(shang)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)產生(sheng)的(de)(de)(de)，某一體系(xi)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)只在(zai)某一應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率范圍內才顯(xian)示出(chu)來。


 慢應變速率實驗中，最重要的變量是應變速率的大小。一般發生應力腐蝕的應變速率為10-7~10-4s-1,在這一應變速率范圍內，將使裂紋尖端的變形、溶解、成膜和擴展處于產生應力腐蝕破裂的臨界平衡狀態。除了進行專門的研究，通常推薦使用標準的拉伸試樣（ASTME8),其標距長度、半徑等都做了具體的規定。由于SSRT方法本身就具有加速作用，因此對實驗介質一般要求不是特別苛刻，可以采用實際應用的介質。


 SSRT最常用的加載方式是采用單軸拉伸方法。這種加載方法是在拉伸機上將試樣的卡頭以一定唯一速度移動，使試樣發生慢應變，其應變速率在10-7~10-3s-1變化，直至把試樣拉斷。圖中即為一種單軸拉伸SSRT試驗機。對一臺SSRT所用的單軸向拉伸試驗機的要求是：①. 在試樣所承受的載荷下，設備有足夠的剛性，不致變形；②. 能提供可重現的恒應變速率，范圍為10-8~10-4S-1; ③. 備有能維持實驗條件的實驗容器及其他控制和記錄的儀器、儀表。慢應變速率實驗結果通常與在不發生應力腐蝕的惰性介質（如油或空氣）中的實驗結果進行比較，以兩者在相同溫度和應變速率下的實驗結果的相對值表征應力腐蝕的敏感性。主要有以下幾個評定指標。研究應力腐蝕行為、規律和機理時，還經常輔以金相觀察、斷口分析和掃描電鏡等多種現代研究分析手段。