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季裂
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季裂(Season cracking)是应力腐蚀破裂表现在黄铜弹壳上的一种形式,最早由驻印英军所记载。在西南季风吹拂下,印度为湿热的雨季,英军在这段时间会减少军事活动,并将弹药储藏在马厩,直待冬天干季的来临。他们很快就发现,黄铜制的子弹逐渐出现裂痕,弹壳的部份又格外严重。

1921年摩尔(Moore, H.)、贝琴萨(Beckinsale, S)、马林森(Mallinson, C.E.)三人才发文解释此现象。该现象肇因于马尿中的与黄铜经深抽加工后残留应力未消除,两者交互作用的结果。[1]

季裂裂痕的特征是黄铜受氨影响的部件会出现较深的脆性裂痕。若裂痕成长至临界尺寸,则该部件会嘎然断裂,有时会造成灾难性的后果。

然而,假如氨的浓度非常高,则腐蚀情况也会非常严重,也可能出现整个物体表面都被腐蚀的情况。要解决季裂问题可以从黄铜的热处理下手,对抽制后的弹壳进行应力消除退火。另一种做法是减少腐蚀源,如不要将弹药跟马排泄物一起储放,或者是减少弹药附近会因腐烂而产生氨气的有机物。

发生条件

应力腐蚀断裂是突发性的,危害极大。这种断裂只有金属材料在一定的腐蚀介质中并同时有一定的拉应力作用时才能发生。拉应力可以是外载荷产生的工作应力,也可以是各种残余内应力、热应力、装配应力等。当材料和腐蚀介质一定时,随应力σ或应力强度因子(见断裂韧性)KI降低,断裂时间“变长。在大多数应力腐蚀系统中,存在着临界应力“和应力腐蚀临界强度因子KICC当σ或KI低于它们的临界值σth或KICC时则不发生应力腐蚀断裂。最有效的控制方法是将冷变形后的材料进行消除应力退火,有时可通过喷丸处理使表面产生有利的压应力。

20世纪初,英军在印度贮存的黄铜弹壳,每当雨季就频繁发生大量裂缝,当时称之为季裂。黄铜发生季裂的原因是,潮湿大气中所含的微量氨和雨季的水汽在黄铜表面冷凝成氨水溶液层,黄铜受到氨水溶液的腐蚀和它内部存在的残余应力的共同作用的结果,称之为应力腐蚀断裂。

相关研究

不锈钢的奥氏体转变为马氏体 (顺变 )和马氏体转变为奥氏体 (逆变 ) ,经热处理后 ,获得板条马氏体与适量的逆变奥氏体组合 ,力学性能优异 ,应用于葛洲坝水电站转轮的大叶片。黄铜在雨季发生裂纹 ,锌发生晶体孪脱时 ,出现“哭声”等金属学现象。

黄铜季裂产生的原因、原理。并用试验找到了防止黄铜季裂的方法,以便在生产中保证裂纹出现以前对工件进行热处理,保证产品质量,同时也为生产该类产品积累经验数据。

参考文献

  1. Moore, H.; Beckinsale, S.; Mallinson, C.E. The Season Cracking of Brass and other Copper Alloys. Journal of the Institute of Metals. 1921, XXV: 59–125.