所有的應(yīng)力腐蝕開裂實(shí)驗(yàn)的最終目的都是測(cè)定合金在特定應(yīng)用環(huán)境中的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)是根據(jù)應(yīng)力腐蝕的特征和實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩O(shè)計(jì)的。鑒于材料、介質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡亩鄻有裕F(xiàn)已發(fā)展了多種應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)方法。概括起來，按照實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和環(huán)境性質(zhì)可將實(shí)驗(yàn)方法分為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室加速實(shí)驗(yàn)；按照加載方式不同，可將其分為恒負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、恒變形實(shí)驗(yàn)、斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)和慢應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)。不同的試樣類型、加載系統(tǒng)及環(huán)境系統(tǒng)的組合，構(gòu)成了眾多的實(shí)驗(yàn)方法。
一、應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)的試樣
應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)的試樣一般可分為三類：光滑試樣、缺口試樣和預(yù)制裂紋試樣。
1. 光滑試樣
光滑試樣是在傳統(tǒng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的試樣，也是應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)中用得最多的試樣類型。應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)中靜止加載的光滑試樣可以分為三大類：彈性應(yīng)變?cè)嚇印⑺苄詰?yīng)變?cè)嚇雍蜌堄鄳?yīng)力試樣。彈性應(yīng)變?cè)嚇影◤澚涸嚇印形環(huán)試樣、O形環(huán)試樣、拉伸試樣和音叉試樣。
2. 缺口試樣
缺口試樣是模擬金屬材料中宏觀裂紋和各種加工缺口效應(yīng)以考察材料應(yīng)力腐蝕敏感性的專門試樣。使用缺口效應(yīng)有以下優(yōu)點(diǎn)：①. 縮短孕育期，加速應(yīng)力腐蝕進(jìn)程；②. 使應(yīng)力腐蝕限定于缺口區(qū)域；③. 改善測(cè)量數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性；④. 便于測(cè)量某些參數(shù)，如裂紋擴(kuò)展速率。
3. 預(yù)制裂紋試樣
預(yù)制裂紋試樣是預(yù)開機(jī)械缺口并經(jīng)疲勞法處理產(chǎn)生裂紋的試樣，通過應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)和斷裂力學(xué)分析，測(cè)試結(jié)果可用于工程設(shè)計(jì)、安全評(píng)定和壽命設(shè)計(jì)。這種基于斷裂力學(xué)的預(yù)制裂紋試樣，由于顯著地縮短了孕育期而加速應(yīng)力腐蝕破壞，測(cè)試時(shí)間短，數(shù)據(jù)比較集中，便于研究裂紋擴(kuò)展動(dòng)力學(xué)過程。
二、應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)的加載方式
在應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的試樣類型和加載方式。加載方式通常可以分為恒載荷、恒變形和慢應(yīng)變速率拉伸加載三種方式。
1. 恒載荷加載方式
利用砝碼、力矩、彈簧等對(duì)試樣施加一定的載荷進(jìn)行應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)。這種加載應(yīng)力的方式往往用于模擬工程構(gòu)件可能受到的工作應(yīng)力和加工應(yīng)力。可采用直接拉伸加載，如在一端固定的試樣上直接懸掛砝碼；也可采用杠桿系統(tǒng)加載，這種方式始終具有恒定的外加載荷。恒載荷應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)雖然外加載荷是恒定的，但試樣在暴露過程中由于腐蝕和產(chǎn)生裂紋使其橫截面積不斷減小，從而使斷裂面上的有效應(yīng)力不斷增加。與恒變形實(shí)驗(yàn)相比，必然導(dǎo)致試樣過早斷裂。恒載荷實(shí)驗(yàn)條件更為嚴(yán)苛，試樣壽命更短，應(yīng)力腐蝕的臨界應(yīng)力更低。
2. 恒變形加載方式
通過直接拉伸或彎曲使試樣變形而產(chǎn)生拉應(yīng)力，利用具有足夠剛性的框架維持這種變形或者直接采用加力框架，以保證試樣變形恒定，此為恒變形加載方式。這種加載應(yīng)力方式的試樣類型及恒變形加載的預(yù)制裂紋試樣等均屬于恒變形加載方式。恒變形應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)裂紋產(chǎn)生后還會(huì)引起應(yīng)力下降，這是因?yàn)閼?yīng)力在裂尖高度集中，使裂紋張開，而且有一部分外加彈性應(yīng)變轉(zhuǎn)變成為塑性應(yīng)變，應(yīng)力下降使裂紋的發(fā)展放慢或終止，因此可能觀察不到試樣完全斷裂的現(xiàn)象，只能借助微觀金相檢查分析裂紋的生成。此外，為確定裂紋最初出現(xiàn)的時(shí)間，經(jīng)常需要中斷實(shí)驗(yàn)，取出試樣觀察。
3. 慢應(yīng)變速率加載方式
慢應(yīng)變速率實(shí)驗(yàn)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方法是由P.N.Parkins 和 Honthorne等人提出，并作為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法而建立起來的，1977年統(tǒng)一命名為SSRT.作為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法，最初應(yīng)用于快速選材、判斷不同合金成分和不同結(jié)構(gòu)等對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性或?qū)Ω黝愲娀瘜W(xué)參數(shù)的影響等，近年來已用于理論研究，并逐漸成為研究應(yīng)力腐蝕行為的經(jīng)典方法，已被ISO和ASTM定為判斷應(yīng)力腐蝕開裂的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。SSRT方法提供了在傳統(tǒng)應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)不能迅速激發(fā)應(yīng)力腐蝕的環(huán)境里確定延性材料應(yīng)力腐蝕敏感性的快速實(shí)驗(yàn)方法，由于它具有可大大縮短應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn)周期，并且可以采用光滑小試樣等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于各種材料一介質(zhì)的應(yīng)力腐蝕研究。
一些研究者認(rèn)為：在發(fā)生應(yīng)力腐蝕的體系中，應(yīng)力的作用是為了促進(jìn)應(yīng)變速率，真正控制應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生和擴(kuò)展的參數(shù)是應(yīng)變速率而不是應(yīng)力本身。事實(shí)上，在恒載荷和恒應(yīng)變實(shí)驗(yàn)中以及在實(shí)際發(fā)生應(yīng)力腐蝕的設(shè)備部件中，裂紋擴(kuò)展的同時(shí)也或多或少地伴有緩慢的動(dòng)態(tài)應(yīng)變，應(yīng)變速率取決于初始應(yīng)力值和控制蠕變的各冶金參量。電子金相研究表明，應(yīng)力腐蝕是通過外加應(yīng)力所產(chǎn)生的滑移臺(tái)階上的腐蝕產(chǎn)生的，某一體系的應(yīng)力腐蝕只在某一應(yīng)變速率范圍內(nèi)才顯示出來。
慢應(yīng)變速率實(shí)驗(yàn)中，最重要的變量是應(yīng)變速率的大小。一般發(fā)生應(yīng)力腐蝕的應(yīng)變速率為10-7~10-4s-1,在這一應(yīng)變速率范圍內(nèi)，將使裂紋尖端的變形、溶解、成膜和擴(kuò)展處于產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的臨界平衡狀態(tài)。除了進(jìn)行專門的研究，通常推薦使用標(biāo)準(zhǔn)的拉伸試樣（ASTME8),其標(biāo)距長(zhǎng)度、半徑等都做了具體的規(guī)定。由于SSRT方法本身就具有加速作用，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)介質(zhì)一般要求不是特別苛刻，可以采用實(shí)際應(yīng)用的介質(zhì)。
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(jī)上將試樣的卡頭以一定唯一速度移動(dòng)，使試樣發(fā)生慢應(yīng)變，其應(yīng)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(yàn)機(jī)。對(duì)一臺(tái)SSRT所用的單軸向拉伸試驗(yàn)機(jī)的要求是：①. 在試樣所承受的載荷下，設(shè)備有足夠的剛性，不致變形；②. 能提供可重現(xiàn)的恒應(yīng)變速率，范圍為10-8~10-4S-1; ③. 備有能維持實(shí)驗(yàn)條件的實(shí)驗(yàn)容器及其他控制和記錄的儀器、儀表。慢應(yīng)變速率實(shí)驗(yàn)結(jié)果通常與在不發(fā)生應(yīng)力腐蝕的惰性介質(zhì)（如油或空氣）中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，以兩者在相同溫度和應(yīng)變速率下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)值表征應(yīng)力腐蝕的敏感性。主要有以下幾個(gè)評(píng)定指標(biāo)。研究應(yīng)力腐蝕行為、規(guī)律和機(jī)理時(shí)，還經(jīng)常輔以金相觀察、斷口分析和掃描電鏡等多種現(xiàn)代研究分析手段。
