所有的應力腐蝕開裂實驗的最終目的都是測定合金在特定應用環(huán)境中的抗應力腐蝕開裂性能。應力腐蝕實驗是根據應力腐蝕的特征和實驗目的而設計的。鑒于材料、介質、應力狀態(tài)和實驗目的的多樣性，現已發(fā)展了多種應力腐蝕實驗方法。概括起來，按照實驗地點和環(huán)境性質可將實驗方法分為現場實驗、實驗室實驗和實驗室加速實驗；按照加載方式不同，可將其分為恒負荷實驗、恒變形實驗、斷裂力學實驗和慢應變速率拉伸實驗。不同的試樣類型、加載系統及環(huán)境系統的組合，構成了眾多的實驗方法。


 一、應力腐蝕實驗的試樣


 應力腐蝕實驗的試樣一般可分為三類：光滑試樣、缺口試樣和預制裂紋試樣。


  1. 光滑試樣


光滑試樣是在傳統力學實驗中常用的試樣，也是應力腐蝕實驗中用得最多的試樣類型。應力腐蝕實驗中靜止加載的光滑試樣可以分為三大類：彈性應變試樣、塑性應變試樣和殘余應力試樣。彈性應變試樣包括彎梁試樣、C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以考察材料應力腐蝕敏感性的專門試樣。使用缺口效應有以下優(yōu)點：①. 縮短孕育期，加速應力腐蝕進程；②. 使應力腐蝕限定于缺口區(qū)域；③. 改善測量數據的重現性；④. 便于測量某些參數，如裂紋擴展速率。


 3. 預制裂紋試樣


  預制裂紋試樣是預開機械缺口并經疲勞法處理產生裂紋的試樣，通過應力腐蝕實驗和斷裂力學分析，測試結果可用于工程設計、安全評定和壽命設計。這種基于斷裂力學的預制裂紋試樣，由于顯著地縮短了孕育期而加速應力腐蝕破壞，測試時間短，數據比較集中，便于研究裂紋擴展動力學過程。



二、應力腐蝕實驗的加載方式


 在應力腐蝕實驗中，應根據實驗目的選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、彈簧等對試樣施加一定的載荷進行應力腐蝕實驗。這種加載應力的方式往往用于模擬工程構件可能受到的工作應力和加工應力。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；也可采用杠桿系統加載，這種方式始終具有恒定的外加載荷。恒載荷應力腐蝕實驗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生裂紋使其橫截面積不斷減小，從而使斷裂面上的有效應力不斷增加。與恒變形實驗相比，必然導致試樣過早斷裂。恒載荷實驗條件更為嚴苛，試樣壽命更短，應力腐蝕的臨界應力更低。


 2. 恒變形加載方式


 通過直接拉伸或彎曲使試樣變形而產生拉應力，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。這種加載應力方式的試樣類型及恒變形加載的預制裂紋試樣等均屬于恒變形加載方式。恒變形應力腐蝕實驗過程中，當裂紋產生后還會引起應力下降，這是因為應力在裂尖高度集中，使裂紋張開，而且有一部分外加彈性應變轉變成為塑性應變，應力下降使裂紋的發(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的時間，經常需要中斷實驗，取出試樣觀察。


3. 慢應變速率加載方式


 慢應變速率實驗（Slow Strain Rate Test,SSRT)方法是由P.N.Parkins 和 Honthorne等人提出，并作為實驗室實驗方法而建立起來的，1977年統一命名為SSRT.作為實驗室實驗方法，最初應用于快速選材、判斷不同合金成分和不同結構等對應力腐蝕的敏感性或對各類電化學參數的影響等，近年來已用于理論研究，并逐漸成為研究應力腐蝕行為的經典方法，已被ISO和ASTM定為判斷應力腐蝕開裂的一種標準方法。SSRT方法提供了在傳統應力腐蝕實驗不能迅速激發(fā)應力腐蝕的環(huán)境里確定延性材料應力腐蝕敏感性的快速實驗方法，由于它具有可大大縮短應力腐蝕實驗周期，并且可以采用光滑小試樣等一系列優(yōu)點，因而被廣泛應用于各種材料一介質的應力腐蝕研究。


 一些研究者認為：在發(fā)生應力腐蝕的體系中，應力的作用是為了促進應變速率，真正控制應力腐蝕裂紋發(fā)生和擴展的參數是應變速率而不是應力本身。事實上，在恒載荷和恒應變實驗中以及在實際發(fā)生應力腐蝕的設備部件中，裂紋擴展的同時也或多或少地伴有緩慢的動態(tài)應變，應變速率取決于初始應力值和控制蠕變的各冶金參量。電子金相研究表明，應力腐蝕是通過外加應力所產生的滑移臺階上的腐蝕產生的，某一體系的應力腐蝕只在某一應變速率范圍內才顯示出來。


 慢應變速率實驗中，最重要的變量是應變速率的大小。一般發(fā)生應力腐蝕的應變速率為10-7~10-4s-1,在這一應變速率范圍內，將使裂紋尖端的變形、溶解、成膜和擴展處于產生應力腐蝕破裂的臨界平衡狀態(tài)。除了進行專門的研究，通常推薦使用標準的拉伸試樣（ASTME8),其標距長度、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，因此對實驗介質一般要求不是特別苛刻，可以采用實際應用的介質。


 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上將試樣的卡頭以一定唯一速度移動，使試樣發(fā)生慢應變，其應變速率在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試驗機。對一臺SSRT所用的單軸向拉伸試驗機的要求是：①. 在試樣所承受的載荷下，設備有足夠的剛性，不致變形；②. 能提供可重現的恒應變速率，范圍為10-8~10-4S-1; ③. 備有能維持實驗條件的實驗容器及其他控制和記錄的儀器、儀表。慢應變速率實驗結果通常與在不發(fā)生應力腐蝕的惰性介質（如油或空氣）中的實驗結果進行比較，以兩者在相同溫度和應變速率下的實驗結果的相對值表征應力腐蝕的敏感性。主要有以下幾個評定指標。研究應力腐蝕行為、規(guī)律和機理時，還經常輔以金相觀察、斷口分析和掃描電鏡等多種現代研究分析手段。