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季裂
圖片來自researchgate

季裂(Season cracking)是應力腐蝕破裂表現在黃銅彈殼上的一種形式,最早由駐印英軍所記載。在西南季風吹拂下,印度為濕熱的雨季,英軍在這段時間會減少軍事活動,並將彈藥儲藏在馬廄,直待冬天乾季的來臨。他們很快就發現,黃銅製的子彈逐漸出現裂痕,彈殼的部份又格外嚴重。

1921年摩爾(Moore, H.)、貝琴薩(Beckinsale, S)、馬林森(Mallinson, C.E.)三人才發文解釋此現象。該現象肇因於馬尿中的與黃銅經深抽加工後殘留應力未消除,兩者交互作用的結果。[1]

季裂裂痕的特徵是黃銅受氨影響的部件會出現較深的脆性裂痕。若裂痕成長至臨界尺寸,則該部件會嘎然斷裂,有時會造成災難性的後果。

然而,假如氨的濃度非常高,則腐蝕情況也會非常嚴重,也可能出現整個物體表面都被腐蝕的情況。要解決季裂問題可以從黃銅的熱處理下手,對抽製後的彈殼進行應力消除退火。另一種做法是減少腐蝕源,如不要將彈藥跟馬排泄物一起儲放,或者是減少彈藥附近會因腐爛而產生氨氣的有機物。

發生條件

應力腐蝕斷裂是突發性的,危害極大。這種斷裂只有金屬材料在一定的腐蝕介質中並同時有一定的拉應力作用時才能發生。拉應力可以是外載荷產生的工作應力,也可以是各種殘餘內應力、熱應力、裝配應力等。當材料和腐蝕介質一定時,隨應力σ或應力強度因子(見斷裂韌性)KI降低,斷裂時間「變長。在大多數應力腐蝕系統中,存在着臨界應力「和應力腐蝕臨界強度因子KICC當σ或KI低於它們的臨界值σth或KICC時則不發生應力腐蝕斷裂。最有效的控制方法是將冷變形後的材料進行消除應力退火,有時可通過噴丸處理使表面產生有利的壓應力。

20世紀初,英軍在印度貯存的黃銅彈殼,每當雨季就頻繁發生大量裂縫,當時稱之為季裂。黃銅發生季裂的原因是,潮濕大氣中所含的微量氨和雨季的水汽在黃銅表面冷凝成氨水溶液層,黃銅受到氨水溶液的腐蝕和它內部存在的殘餘應力的共同作用的結果,稱之為應力腐蝕斷裂。

相關研究

不鏽鋼的奧氏體轉變為馬氏體 (順變 )和馬氏體轉變為奧氏體 (逆變 ) ,經熱處理後 ,獲得板條馬氏體與適量的逆變奧氏體組合 ,力學性能優異 ,應用於葛洲壩水電站轉輪的大葉片。黃銅在雨季發生裂紋 ,鋅發生晶體孿脫時 ,出現「哭聲」等金屬學現象。

黃銅季裂產生的原因、原理。並用試驗找到了防止黃銅季裂的方法,以便在生產中保證裂紋出現以前對工件進行熱處理,保證產品質量,同時也為生產該類產品積累經驗數據。

參考文獻

  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.