خوردگی تنشی (SCC)
ترک خوردن در اثر خوردگی توام با تنش که نتیجه اعمال همزمان تنش های کششی و محیط خورنده روی فلز می باشد، خوردگی تنشی نام دارد.
معمولا دو گروه مهم از مواد دچار این نوع خوردگی می شوند:
1. فولادهای ضد زنگ در محیط های حاوی یون کلرید
2. برنج ها در محیط های آمونیاکی
از ویژگی های ترک های خوردگی تنشی این است که عمود بر تنش اعمالی رشد می کنند.
ویژگی تنش در خوردگی تنشی
1. تنش کششی باشد.
2. به اندازه کافی بزرگ باشد
3. از هر نوعی می تواند باشد (مکانیکی یا پسماند)
در این نوع خوردگی عامل تنش به عنوان شروع کننده است و در نهایت، شکست توسط عامل مکانیکی صورت می گیرد.
فاکتورهای مهم در SCC: درجه حرارت، ترکیب شیمیایی محلول، ترکیب شیمیایی فلز، تنش و ساختمان فلز می باشد.
مکانیزم های SCC
به دلیل پیچیدگی اندرکنش بین محیط های مختلف، ماهیت آلیاژ، ساختار متالورژیکی و ... امکان وجود یک مکانیزم واحد برای خوردگی تنشی تمام سیستم های فلز-محیط وجود ندارد.
الف. مکانیزم های متالورژیکی
1. هم صفحه بودن نابجایی ها: در فولادهای زنگ نزن که مستعد خوردگی تنشی هستند، نابجایی ها به صورت دسته های هم صفحه قرار دارند. در حالی که در آلیاژهای که مقاوم هستند، نابجایی ها به صورت سلولی یا در هم پیچیده قرار دارند.
2. پیرتنشی و جدایش میکرونی: در پیرتنشی فولادهای زنگ نزن آستنیتی، سیلان های پلاستیکی ناگهانی و تند اتفاق می افتد. این پدیده همراه با جدایش میکرونی اتم های حل شونده به نواقص دینامیکی در ساختار کریستالی است. این نوع جدایش می تواند باعث رفتار ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی از طریق میان دانه ای شود.
3. جذب شدن: عوامل فعال سطحی به سطح جذب شده و با باندهای تحت کرنش در نوک ترک واکنش نموده و باعث کاهش استحکام باند شده و سبب اشاعه ترک می شوند.
ب. مکانیزم های حل شدن
1. تشدید حل شدن در اثر تنش: ترک با انحلال آندی موضعی گسترش می یابد. نقش اصلی تغییر شکل پلاستیکی تشدید فرآیند حل شدن می باشد.
2. تشکیل فیلم در دیواره ترک ها، بر اساس مکانیزم های هم صفحه ای بودن نابجایی ها: ترک ها در محلی که پله های لغرشی به سطح می رسند، شروع می شوند. رشد ترک ها در نتیجه انحلال فلزی است که در حال تسلیم است. با رشد ترک، پوسته ی روی دیواره ی ترک مجددا تشکیل می شود و به عنوان کاتد عمل می کند.
3. غنی شدن نسبت به عنصر نجیب
4. ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی با شکستن و پاره شدن مداوم فیلم های غیرفعال پیشروی می کند.
5. مهاجرت یون کلرید
ج. مکانیزم های دیگر
مکانیزم های هیدروژن: 1. تشکیل هیدرید
مکانیزم های مکانیکی: 1. حرفه های تونلی و پارگی، 2. تاثیر گوه ناشی از محصولات خوردگی
روش های جلوگیری
1. کاهش تنش
2. استفاده از مواد مقاوم تر
3. حفاظت کاتدی
4. استفاده از بازدارنده ها
5. استفاده از پوشش
6. استفاده از تنش های پسماند فشاری روی قطعه
منبع: دروس تخصصی کارشناسی (گرایش متالورژی صنعتی) جلد 4 راهیان ارشد صفحه 322 تا 324
ترک خوردن در اثر خوردگی توام با تنش که نتیجه اعمال همزمان تنش های کششی و محیط خورنده روی فلز می باشد، خوردگی تنشی نام دارد.
معمولا دو گروه مهم از مواد دچار این نوع خوردگی می شوند:
1. فولادهای ضد زنگ در محیط های حاوی یون کلرید
2. برنج ها در محیط های آمونیاکی
از ویژگی های ترک های خوردگی تنشی این است که عمود بر تنش اعمالی رشد می کنند.
ویژگی تنش در خوردگی تنشی
1. تنش کششی باشد.
2. به اندازه کافی بزرگ باشد
3. از هر نوعی می تواند باشد (مکانیکی یا پسماند)
در این نوع خوردگی عامل تنش به عنوان شروع کننده است و در نهایت، شکست توسط عامل مکانیکی صورت می گیرد.
فاکتورهای مهم در SCC: درجه حرارت، ترکیب شیمیایی محلول، ترکیب شیمیایی فلز، تنش و ساختمان فلز می باشد.
مکانیزم های SCC
به دلیل پیچیدگی اندرکنش بین محیط های مختلف، ماهیت آلیاژ، ساختار متالورژیکی و ... امکان وجود یک مکانیزم واحد برای خوردگی تنشی تمام سیستم های فلز-محیط وجود ندارد.
الف. مکانیزم های متالورژیکی
1. هم صفحه بودن نابجایی ها: در فولادهای زنگ نزن که مستعد خوردگی تنشی هستند، نابجایی ها به صورت دسته های هم صفحه قرار دارند. در حالی که در آلیاژهای که مقاوم هستند، نابجایی ها به صورت سلولی یا در هم پیچیده قرار دارند.
2. پیرتنشی و جدایش میکرونی: در پیرتنشی فولادهای زنگ نزن آستنیتی، سیلان های پلاستیکی ناگهانی و تند اتفاق می افتد. این پدیده همراه با جدایش میکرونی اتم های حل شونده به نواقص دینامیکی در ساختار کریستالی است. این نوع جدایش می تواند باعث رفتار ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی از طریق میان دانه ای شود.
3. جذب شدن: عوامل فعال سطحی به سطح جذب شده و با باندهای تحت کرنش در نوک ترک واکنش نموده و باعث کاهش استحکام باند شده و سبب اشاعه ترک می شوند.
ب. مکانیزم های حل شدن
1. تشدید حل شدن در اثر تنش: ترک با انحلال آندی موضعی گسترش می یابد. نقش اصلی تغییر شکل پلاستیکی تشدید فرآیند حل شدن می باشد.
2. تشکیل فیلم در دیواره ترک ها، بر اساس مکانیزم های هم صفحه ای بودن نابجایی ها: ترک ها در محلی که پله های لغرشی به سطح می رسند، شروع می شوند. رشد ترک ها در نتیجه انحلال فلزی است که در حال تسلیم است. با رشد ترک، پوسته ی روی دیواره ی ترک مجددا تشکیل می شود و به عنوان کاتد عمل می کند.
3. غنی شدن نسبت به عنصر نجیب
4. ترک خوردن در اثر خوردگی تنشی با شکستن و پاره شدن مداوم فیلم های غیرفعال پیشروی می کند.
5. مهاجرت یون کلرید
ج. مکانیزم های دیگر
مکانیزم های هیدروژن: 1. تشکیل هیدرید
مکانیزم های مکانیکی: 1. حرفه های تونلی و پارگی، 2. تاثیر گوه ناشی از محصولات خوردگی
روش های جلوگیری
1. کاهش تنش
2. استفاده از مواد مقاوم تر
3. حفاظت کاتدی
4. استفاده از بازدارنده ها
5. استفاده از پوشش
6. استفاده از تنش های پسماند فشاری روی قطعه
منبع: دروس تخصصی کارشناسی (گرایش متالورژی صنعتی) جلد 4 راهیان ارشد صفحه 322 تا 324
