磨損腐蝕(erosion corrosion)即沖蝕磨損,是由于腐蝕介質與金屬表面間的相對運動引起的金屬加速破壞和腐蝕。金屬材料的磨損腐蝕涉及材料學、腐蝕電化學、流體力學和傳遞過程等多學科交叉的一個研究領域。
金屬在流動的(de)(de)含有固體粒(li)子的(de)(de)流體中做相(xiang)對運動時,其(qi)磨損腐蝕(shi)的(de)(de)總(zong)失重增大(da)是(shi)由于(yu)電化學腐蝕(shi)與機械磨耗之間的(de)(de)協同效應所(suo)致(zhi)。
影響磨損腐蝕的(de)因素(su)主(zhu)要是材料因素(su)和環境因素(su)。
首先,材料應具有好的加工硬化能力。雙相不銹鋼要注意其加入元素的合理分配,以獲得盡可能低的層錯能。層錯能是影響鋼變形行為的重要指標,低的層錯能意味著材料變形時不易產生交叉滑移,提高了加工硬化能力,從而增強其耐磨能力。降低奧氏體層錯能的合金元素,如硅、錳、氮、鈷等能提高其耐磨損腐蝕能力,而鎳、鉬是增加奧氏體層錯能的元素,鋼中過高的鎳不利于鋼的耐磨損腐蝕。0已開發出含鈷、硅的耐磨損腐蝕的雙相不銹鋼,但鈷是貴重元素,影響其實際應用。將奧氏體鋼06Cr19Ni10、鐵素體鋼Cr30(0.08%C、29%Cr、1%Si、1%Mn)和雙相鋼(0.06%C、26%Cr、5%Ni、2%Mo、3%Cu、1%Si、1%Mn)在某些介質中和不同載荷下進行磨蝕性對比,低鎳的雙相不銹鋼具有比較高的耐磨蝕能力。
可以依靠材料析出硬度高的第二相,使其在磨蝕過程中起承受載荷、防止黏著和阻擋犁削的作用,有利于提高其抗磨蝕性能。但這種第二相應是陰極性弱的導體,如一些金屬間化合物,對材料的耐蝕性影響不大。例如,在U50(022Cr21Ni7Mo2CuN)鋼中,高溫固溶水冷后在600~700℃時效,發生α→Y2轉變,可在保持高強度和高硬度的同時提高鋼的塑韌性;也可以利用U50鋼在高溫階段析出的a相進行強化,高溫短時析出的a相與低溫(350~500℃)析出的a相(475℃脆性)不同,其強化和脆化作用遠不及475℃脆性明顯,可在強度增加的同時仍保持較高的韌性,這符合耐磨損腐蝕的需要。
環境因(yin)素主(zhu)要(yao)是(shi)流(liu)(liu)(liu)速、溫(wen)度(du)、流(liu)(liu)(liu)型、流(liu)(liu)(liu)體(ti)對金屬表(biao)面的(de)剪(jian)切應(ying)力、表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)的(de)性質等。一(yi)般而言(yan),隨流(liu)(liu)(liu)速增大,腐(fu)蝕速率也增大,溫(wen)度(du)升高,磨損(sun)(sun)腐(fu)蝕加重。流(liu)(liu)(liu)體(ti)的(de)流(liu)(liu)(liu)型分(fen)為層(ceng)流(liu)(liu)(liu)和湍流(liu)(liu)(liu)。湍流(liu)(liu)(liu)使(shi)金屬表(biao)面液體(ti)攪動(dong)程度(du)要(yao)比層(ceng)流(liu)(liu)(liu)劇烈(lie),腐(fu)蝕破壞(huai)更為嚴重。流(liu)(liu)(liu)體(ti)對金屬表(biao)面的(de)剪(jian)切應(ying)力是(shi)一(yi)個重要(yao)參(can)數(shu),能使(shi)表(biao)面膜(mo)破壞(huai)造成磨損(sun)(sun)腐(fu)蝕。當(dang)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)被表(biao)面剪(jian)切應(ying)力破壞(huai)后,其磨損(sun)(sun)腐(fu)蝕能力主(zhu)要(yao)取決于再鈍(dun)(dun)化(hua)的(de)能力。