影响铝合金应力腐蚀开裂性能的因素

应力

应力的腐蚀开裂产生于应力集中部位，硬铝产生应力腐蚀开裂的部位大致为：设计引起的应力升高、衬套干涉配合孔、腐蚀坑、疲劳裂纹、磨损、晶间腐蚀、剥落腐蚀等。使硬铝产生应力腐蚀开裂的应力如表1所列，残余应力是指淬火、焊接、扭转、冲压、深拉、铆接、螺接、过尺寸和不同金属衬套压入工件等引起的应力。应力腐蚀裂纹一旦发生，腐蚀产物体积增大会使裂纹尖端保持很高的应力，这也是一种很值得注意的应力。

工件发生应力腐蚀开裂时所承受的应力都超过临界应力和临界应力强度，对铝合金来说，临界应力比临界应力强度更重要。

冶金因素

Al-Ag、Al-Cu、Al-Mg（≥3%）、Al-Cu-Mg、Al-Zn、Al-Zn-Mg、Al-Zn-Mg-Cu合金在溶液中都会发生应力腐蚀开裂。形成过饱和固溶体的合金元素含量越多，应力腐蚀开裂敏感性也越大。在三元及更多元合金中，其应力腐蚀敏感性不仅受合金元素总含量的影响，而且与其含量比有关。例如，超硬铝的应力腐蚀开裂敏感性既与Zn+Mg含量有关，又与Zn/Mg值大小有关。向合金中添加少量（一般≤3%）的Cr、Zr、Mn、Ti、V、Bi、Ag能提高抵抗应力腐蚀开裂的能力，特别是Mn、Cr、Zr，它们能保证加工材料形成强裂的方向性组织与控制再结晶组织，使穿晶断裂极难发生。Zn/Mg比值大于3时有损于合金的应力腐蚀开裂性能。

热处理可强化铝合金在时效硬化达峰值强度之前具有最大的应力腐力开裂敏感性，因此过时效处理是唯一能提高超硬铝抗应力腐蚀能力的热处理。此外，铸锭在450℃均匀退化和在450℃完全退火，以及进行阶段退火，均能改善硬铝与超硬铝的应力腐蚀开裂性能。

环境因素

铝合金的应力腐蚀开裂属于以腐蚀为主的类型，因此裂纹的成核与扩展与环境的关系极为密切。水气、水溶液是强有力的应力腐蚀开裂腐蚀剂。

铝合金在大气中的应力腐蚀开裂规律是：在相对湿度＜0.01%的干燥大气中，不但不产生腐蚀裂纹，就是原来的裂纹也不扩展；在湿大气中，裂纹通道是晶间的；在相对温度100%大气中，裂纹的扩展速率大都为10-8m/s~10-9m/s。

水和水溶液可使对应力腐蚀开裂敏感的合金产生这种腐蚀。卤素离子既能使铝合金产生应力腐蚀开裂，又能加速裂纹扩展。超硬铝在NaCl水溶液中的裂纹扩展速率比在淡水中的高得多。溶液的碱性增加时，产生应生应力腐蚀开裂的可能性大为减小。海水是一种含NaCl较高的碱性溶液，船舶舰艇的硬铝及超硬铝结构件易发生应力腐蚀开裂。飞机、舰船和压力容器在热带地区使用时，应力腐蚀开裂问题比在两极使用时严重得多。温度升高时，铝合金发生应力腐蚀开裂时间明显缩短。

应力腐蚀开裂的控制

产生应力腐蚀开裂的主力原因是残余拉应力和装配拉应力作用于2XXX系及7XXX系合金材料的高向（短横向），因此设计时应使负载作用于材料的纵向和横向（长横向）。在设计中遵循以下准则，可使铝合金工件的应力腐蚀开裂减至最低限度。

1.选用抗应力腐蚀开裂的合金与状态。评价铝合金抗应力腐蚀开裂的能力是根据Rth/Rp0.2或KIscc/KIc。根据这两个比值的大小将变形铝合金抵抗应力开裂的能力分为四类：很高的，相当高的、中等的、低的。

2.对工件进行应力消除处理。

3.剧烈成形工件采用退火状态材料，成形后再进行时效或其他热处理。

4.在新淬火状态进行成形与矫直平整作业。

5.在热处理前进行外表面切削加工。因为淬火可使表面产生残余压应力。

6.内表面的切削加工在淬火后进行，因为热处理可以消除部分的内应力。

7.严格控制尺寸偏差，以免产生装配应力。

8.如果无法避免表面拉应力，则可对表面进行喷丸处理、表面轧制或进行阶段时效，以消除应力

9.对焊缝进行热处理。

此外，防止氢进入金属中，消除环境中的卤素离子，加入缓蚀剂，进行表面处理等都有助于应力腐蚀开裂的减弱或消除。