影响腐蚀疲劳的主要因素有力学因素、环境因素和材料因素。
1.力学因素
1)交变应力频率
在给定的时间内,当频率很高时,腐蚀作用不明显,以机械疲劳为主;当频率很低时,又与静拉伸作用类似;只有在某一交变频率范围内,腐蚀疲劳才最容易发生。在给定的周期数值一定时,频率越低,裂纹扩展速度越显著。应力比(对试件循环加载时的最小荷载与最大载荷之比或试件最小应力与最大应力之比,又称为应力循环特征系数或应力不对称系数)值越高,腐蚀的影响越大,疲劳寿命越低。应力交变频率和应力比对SCC、腐蚀疲劳及疲劳的影响如图3.22所示。
图3.22 应力交变频率和应力比对SCC、腐蚀疲劳及疲劳的影响
2)加载方式
一般地,加载方式影响按照下面的顺序排列:扭转疲劳>旋转弯曲疲劳>拉压疲劳。
3)应力循环波形
方波、负锯齿波影响小;正弦波、三角波和正锯齿波影响较大。
4)应力集中
表面缺口处引起的应力集中易引发裂纹,对腐蚀疲劳初始影响较大。
2.环境因素
1)介质的pH
介质的pH主要体现了介质的腐蚀性,对腐蚀疲劳影响很大。一般当pH<4时,疲劳寿命较低;当pH=4~10时,疲劳寿命逐渐增加;当pH>12时,与纯疲劳寿命相同。在介质中添加氧化剂,可以提高钝化金属的腐蚀疲劳强度,但氧化剂添加量不足,反而会降低其疲劳性能。
2)氧含量
介质中含氧量增加,腐蚀疲劳寿命降低,因为氧主要影响裂纹扩展速度。
3)溶液成分
介质中若含有卤素,尤其是Cl – 能加速裂纹形成和扩展。
4)温度
一般随着温度升高,材料的腐蚀疲劳寿命降低。
3.材料因素
1)材料耐蚀性
耐蚀性较高的金属及合金,如钛、铜及其合金、不锈钢等,对腐蚀疲劳的敏感性小;耐蚀性差的金属及合金,如高强铝合金、镁合金对腐蚀疲劳的敏感性较大。
2)组织结构
碳钢、低合金钢热处理对腐蚀疲劳行为的影响较小,提高强度的热处理有降低腐蚀疲劳的倾向。钢中的杂质、夹杂物对腐蚀疲劳裂纹的形成有促进作用。
3)表面状态
表面残余应力为压应力时对腐蚀疲劳有利。对基体施加保护涂层可以改善材料的腐蚀疲劳性能。