經(jīng)過(guò)近一百年的發(fā)展，人們通過(guò)動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)、電化學(xué)等各方面的理論，解釋?xiě)?yīng)力腐蝕發(fā)生原因，由于應(yīng)力腐蝕的復(fù)雜性，有關(guān)應(yīng)力腐蝕的機(jī)理迄今沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。總結(jié)眾人研究成果，截至目前所提出的機(jī)理中可以分成兩大類(lèi)：一是陽(yáng)極溶解機(jī)理；二是氫致開(kāi)裂（hydrogen induced cracking,HIC)。陽(yáng)極溶解機(jī)理認(rèn)為：應(yīng)力腐蝕裂紋尖端處于陽(yáng)極，陽(yáng)極金屬溶解使裂紋不斷擴(kuò)展。氫致開(kāi)裂機(jī)理則認(rèn)為：裂紋尖端處于陰極區(qū)，陰極反應(yīng)使裂紋尖端的金屬快速溶解。

一、陽(yáng)極溶解

陽(yáng)極溶解機(jī)理包括滑移溶解理論、活性通道理論、應(yīng)力吸附斷裂理論、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)致裂理論等。

1. 滑移溶解理論

  滑移溶解理論是目前眾多應(yīng)力腐蝕機(jī)理中認(rèn)可度較高的理論，該理論認(rèn)為：金屬表面鈍化膜破裂的主要原因是由位錯(cuò)滑移引起的，過(guò)程如下：

  位錯(cuò)滑移→鈍化膜破裂→基體金屬溶解→新的鈍化膜形成以上過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕裂紋萌生和擴(kuò)展，示意圖如圖5-4所示。

  該理論可以很好地解釋穿晶裂紋，但是不能解釋裂紋形核的不連續(xù)性、無(wú)鈍化膜的應(yīng)力腐蝕、解理斷口。

2. 活性通道理論

  活性通道理論是由 EDix、Mears等人提出的，其觀點(diǎn)是：金屬內(nèi)部由于各種原因形成一條耐腐蝕性較弱的“活性通道”，裂紋沿通道擴(kuò)展。

3. 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)致裂理論

  該理論的主要觀點(diǎn)是：位錯(cuò)滑移引起氮、碳、氫等在缺陷處偏聚，位錯(cuò)處成分偏析為應(yīng)力腐蝕提供了條件。

4. 應(yīng)力吸附斷裂理論

  該理論最早由H.H.Uhlig等人提出。他們認(rèn)為：一些特殊離子會(huì)吸附在裂紋尖端，造成金屬表面能降低，形成應(yīng)力腐蝕擴(kuò)展路線(xiàn)。

二、氫致開(kāi)裂理論

  氫致開(kāi)裂理論認(rèn)為：應(yīng)力腐蝕的陰極反應(yīng)為析氫反應(yīng)，析出的H原子一部分進(jìn)入金屬內(nèi)部，造成應(yīng)力腐蝕，其示意圖如圖5-5所示。H原子結(jié)合成H₂,使內(nèi)部壓力增大，造成裂紋產(chǎn)生，此理論稱(chēng)為氫內(nèi)壓理論。有些研究人員認(rèn)為，位錯(cuò)使氫富集，引起局部塑性變形，形成了位錯(cuò)輸送理論。還有人認(rèn)為，氫吸附在金屬表面，降低了表面能，引起開(kāi)裂。