1 腐蚀磨损概述

1.1 腐蚀磨损定义和分类

腐蚀磨损（Corrosion Wear）——指“摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象 ” ，实际工况中，腐蚀磨损往往受限于材料因素(材料的成分、组织、力学性能、物化性能等)、电化学因素(腐蚀介质的种类、浓度、pH值等)、力学因素(载荷、速度等)和环境因素(温度及压力等)等的影响。腐蚀磨损行为与纯腐蚀行为和纯磨损行为均有很大差异。

根据腐蚀介质的不同，腐蚀磨损可分为化学腐蚀磨损和电化学腐蚀磨损两大类。

（1）化学腐蚀磨损—在气体介质中的腐蚀磨损实际上以氧化磨损为主，主要是金属表面与气体介质发生氧化反应，在表面生成氧化膜，随后在磨料或微凸体作用下被去除的过程。根据膜的机械性质不同，氧化磨损模型主要有脆性氧化膜和氧化磨损模型和韧性氧化膜的氧化磨损两类。

金属表面发生氧化生成的脆性氧化膜的物理机械性能与基体差别很大，生长到一定厚度时很容易被外部机械作用去除而暴露出金属基体，随后在新鲜集体上有开始新的氧化。

韧性膜比基体要软，受外部机械作用时，可能只有部分氧化膜被去除，随后氧化过程有开始在氧化膜上进行，因此韧性膜的腐蚀磨损较脆性膜要轻微。

（2）电化学腐蚀磨损—电化学腐蚀磨损由于涉及的因素较多，是一个比氧化磨损更为复杂的过程，根据电化学腐蚀磨损过程中材料被去除的特点，人们提出了机械去除模型和腐蚀去除模型。

在磨料作用下，材料表面膜局部被去除破坏，但随即又重新形成新的表面膜。而磨料是均匀作用在真个材料表面上，当任意一块表面被磨料破坏了表面膜而裸露出金属基体时，此处的腐蚀速度比有表面膜覆盖的地方快得多，因此，在整个过程中，腐蚀磨损比纯磨损对材料的破坏严重得多。图4是具有碳化物多相结构的高铬铸铁发生晶间腐蚀的腐蚀磨损模型，由于碳化物的电极电位大大高于基体金属的电极电位，因此在碳化物相组织和基体相之间将发生晶间腐蚀，之后材料在磨料或硬质点机械作用下发生断裂。

b）材料的腐蚀去除模型

随磨损过程不断进行，塑性材料将发生强烈的塑性变形，主要集中在犁沟两侧隆起部位或冲蚀坑外缘，这些形变强烈区域具有较高的位错密度和腐蚀活性，成为阳极，其他部位成为阴极，共同构成“应变差电池”。阳极首先受到腐蚀破坏，之后在磨料的作用下，很容易形成“二次磨损”。

1.2 腐蚀磨损的研究背景和现状

腐蚀磨损现象广泛存在于石油、化工、煤矿、电力、冶金等工业领域的机械设备中，是造成材料损失和设备失效的主要原因之一。据报道，美国每年约有23万吨钢材，全世界仅在选矿设备这一项就有45万吨钢因腐蚀磨损而受到破坏，如同时考虑其它工业部门的腐蚀磨损，无疑是一个巨大的经济损失。

腐蚀磨损造成材料的加速损坏已经引起了人们极大的关注和重视。但由于腐蚀磨损是一个物理、机械、化学和电化学作用的综合作用，各种因素的影响错综复杂，这就给研究工作带来了极大的困难，近几十年来人们不断探索并就此问题进行了一些初步研究。

P.F.Weiser等人用CF-8铸铁在硫酸砂浆与单独硫酸腐蚀和单独湿磨料磨损条件下进行对比试验，结果表明，材料的腐蚀磨损速度是纯腐蚀和纯磨损速度之和的8-35倍。

K.Y.Kim等人用电化学方法研究了材料在腐蚀磨损条件下的腐蚀行为，发现磨料的机械作用使腐蚀速度增加了2-4个数量级 。

陈文革研究了M50NiL和16CrNi4Mo铜经不同工艺热处理对气蚀和腐蚀性能的影响，结果表明两种钢抗气蚀性能.佳的处理工艺都是低温淬火加低温回火。

张天成、姜晓霞等人测量了不同载荷下40Cr钢和304不锈钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀磨损率，用Tafel法和极化阻率法测定了静态及磨损状态下的腐蚀率，并用浸泡实验结果予以了修正。定量分析了两种材料在溶液中的腐蚀磨损交互作用。

2.金属的腐蚀磨损

2.1 腐蚀磨损机理

金属腐蚀磨损机理的研究一直是人们争议的焦点，早期人们提出的“表面膜机械去除模型”和“氢致磨损理论”并不能解释腐蚀磨损材料流失形式中出现的各种问题，之后人们都把腐蚀磨损机理的研究集中在金属表面膜的性能、修复及再生速率上，但实际上表面膜破坏及修复的电化学研究结果也并不能圆满的解释腐蚀磨损的各种问题。大量的实验和工程实践逐渐使人们认识到腐蚀磨损研究的核心应该是腐蚀和磨损的交互作用（协同效应），而不是表面膜的行为。