磨损腐蚀(erosion corrosion)即冲蚀磨损,是由于腐蚀介质与金属表面间的相对运动引起的金属加速破坏和腐蚀。金属材料的磨损腐蚀涉及材料学、腐蚀电化学、流体力学和传递过程等多学科交叉的一个研究领域。
金属在流动的含有固体粒子的流体中做相对运动时,其磨损腐蚀的总失重增大是由于电化学腐蚀与机械磨耗之间的协同效应所致。
影响磨损腐蚀的因素主要是材料因素和环境因素。
首先,材料应具有好的加工硬化能力。双相不锈钢要注意其加入元素的合理分配,以获得尽可能低的层错能。层错能是影响钢变形行为的重要指标,低的层错能意味着材料变形时不易产生交叉滑移,提高了加工硬化能力,从而增强其耐磨能力。降低奥氏体层错能的合金元素,如硅、锰、氮、钴等能提高其耐磨损腐蚀能力,而镍、钼是增加奥氏体层错能的元素,钢中过高的镍不利于钢的耐磨损腐蚀。0已开发出含钴、硅的耐磨损腐蚀的双相不锈钢,但钴是贵重元素,影响其实际应用。将奥氏体钢06Cr19Ni10、铁素体钢Cr30(0.08%C、29%Cr、1%Si、1%Mn)和双相钢(0.06%C、26%Cr、5%Ni、2%Mo、3%Cu、1%Si、1%Mn)在某些介质中和不同载荷下进行磨蚀性对比,低镍的双相不锈钢具有比较高的耐磨蚀能力。
可以依靠材料析出硬度高的第二相,使其在磨蚀过程中起承受载荷、防止黏着和阻挡犁削的作用,有利于提高其抗磨蚀性能。但这种第二相应是阴极性弱的导体,如一些金属间化合物,对材料的耐蚀性影响不大。例如,在U50(022Cr21Ni7Mo2CuN)钢中,高温固溶水冷后在600~700℃时效,发生α→Y2转变,可在保持高强度和高硬度的同时提高钢的塑韧性;也可以利用U50钢在高温阶段析出的a相进行强化,高温短时析出的a相与低温(350~500℃)析出的a相(475℃脆性)不同,其强化和脆化作用远不及475℃脆性明显,可在强度增加的同时仍保持较高的韧性,这符合耐磨损腐蚀的需要。
环境因素主要是流速、温度、流型、流体对金属表面的剪切应力、表面钝化膜的性质等。一般而言,随流速增大,腐蚀速率也增大,温度升高,磨损腐蚀加重。流体的流型分为层流和湍流。湍流使金属表面液体搅动程度要比层流剧烈,腐蚀破坏更为严重。流体对金属表面的剪切应力是一个重要参数,能使表面膜破坏造成磨损腐蚀。当钝化膜被表面剪切应力破坏后,其磨损腐蚀能力主要取决于再钝化的能力。