金属的腐蚀磨损腐蚀磨损机理

金属的腐蚀磨损腐蚀磨损机理

        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。

腐蚀磨损交互作用的定量描述

        在单纯的腐蚀作用中，失重与腐蚀时间的关系通常是凹曲线，而一般的干磨损（在空气中磨损）材料流失量与载荷（速度）大多呈线性关系。腐蚀磨损则不符合这两种规律，它们间的交互作用通常都表现为加速， 用下式表示：

                                      W=Wcorr+Wwear+△W

                                         △W=△Wc+△Ww

式中   W —腐蚀磨损造成材料的总流失量；

           Wcorr —单纯的腐蚀失重（静态下腐蚀）;

           Wwear—单纯的磨损失重（在空气中干磨损）;

          △W —交互作用失重;

          △Ww—腐蚀对磨损的加速（磨损增量）;

          △Wc —磨损对腐蚀的加速（腐蚀增量）;

从前面的公式可以得出：腐蚀磨损造成的材料流失量绝不是单纯腐蚀及干磨损失重之和，而且实践证明，它们之间的交互作用(协同作用) 即腐蚀加速磨损，磨损促进腐蚀，从而加速材料的破坏的作用比单纯腐蚀和磨损对材料的破坏作用大得多。

        因此要控制腐蚀磨损就必须弄清二者交互作用的机制，即发生和发展过程，才能从材料选择、表面处理、各种保护措施及机械结构设计上寻求对策。

    磨损加速腐蚀

    磨损加速腐蚀已是不容争议的事实，实验证明加速的原因主要包括以下几个方面：

    磨损减薄作用或破坏钝化膜或除去表面产物而裸露出新鲜的金属表面；

    溶液搅动加速了传质过程，使工件表面的腐蚀产物（离子）迅速离去，腐蚀介质很快得到补充，即去极化剂很容易到达金属表面，加速金属的腐蚀。对于以氧扩散为控制反应的中性介质如海水等溶液的腐蚀磨损，机械搅拌作用对传质的加速尤其具有重要意义。

    此外，磨损过程会使塑性材料表面产生的强烈塑性变形主要集中在犁沟两侧隆起部位或冲蚀坑的外缘，使这些部位产生微裂纹、位错和空位等缺陷，具有较高的腐蚀活性成为阳极，其余部位称为阴极，构成“应变差电池”。

    腐蚀加速磨损

    最直观理解腐蚀会加速磨损莫过于腐蚀后的材料表面疏松、多孔，很容易在磨料或其它微凸体的作用下被去除而增加材料流失量。

    腐蚀会增加金属表面的粗糙度，再由于金属组织结构的不均匀性，腐蚀会破坏晶界、相界或其它组织的完整性，降低其结合强度。如果发生组织的选择性腐蚀，大多是合金基体溶解（属阳极相），而在表面残留碳化物或其他第二相颗粒（属阴极相），当磨头滑过或粒子冲击时很容易被剥落而增加磨损量。在形成钝化膜的体系中，由于表面剪切力把钝化膜成片撕裂，甚至扩展到磨痕以外，因此也会增加磨损量。

    形变强化的金属材料由于腐蚀尤其均匀腐蚀会除去表面薄薄的硬化层，裸露出未变形强化、或形变程度较小，硬度较低的表面层从而降低耐磨性，这是腐蚀加速磨损的又一种表现。

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