【摘要】：腐蝕是造成煤礦綜采設備失效的主要原因之一。由于煤炭開采環境陰暗、潮濕,井下空氣相對濕度常年在90%以上,在交變應力和腐蝕介質的共同作用下,金屬的實際腐蝕過程變得十分復雜,影響腐蝕的因素較多。本文選用中錳奧氏體與馬氏體耐磨鋼為對象,研究了礦井水工況的均勻腐蝕和電化學腐蝕行為,并對滑動和沖擊摩擦腐蝕性能進行了探討,論文取得的主要結論如下:中性水工況下兩種鋼的腐蝕速率較低,整個均勻腐蝕過程中的腐蝕產物主要為Fe_2O_3、FeSO_4和Fe(HCO_3)_3。對比馬氏體鋼,奧氏體中錳鋼更適用于堿性礦井水的工況環境。奧氏體中錳鋼和馬氏體耐磨鋼均勻腐蝕腐蝕特征由早期的非均勻腐蝕向全面的均勻腐蝕逐漸過渡。非均勻腐蝕特征主要表現為局部(晶界和晶內)的點蝕和晶內組織腐蝕,均勻腐蝕特征則主要表現為較深的點蝕和坑蝕、晶界和晶內的深度的腐蝕溝槽及大量的腐蝕產物等。酸性水工況下兩種耐磨鋼的開路電位最負,工作電極較參比電極比起來更容易失去電子,腐蝕更易發生。堿性水工況奧氏體中錳鋼的開路電位高于馬氏體鋼,腐蝕趨勢低于馬氏體鋼。三種模擬工況下奧氏體鋼都有明顯鈍化區,酸性工況鈍化區較窄,中性和堿性工況鈍化區較寬。酸性和堿性工況腐蝕電位負移,腐蝕電流密度增大,腐蝕更易發生。兩種耐磨鋼的電化學等效電路圖可用模擬工況溶液電阻(Rs)和電阻-電容并聯(RpCp)的電路串聯擬合,且電極中都只發生了一個電極反應。奧氏體鋼的阻抗模值在酸性工況下減小較多,容抗弧較小,表面腐蝕較為嚴重。馬氏體鋼在酸性工況下的容抗弧最小,腐蝕也最為嚴重。三種礦井水條件下,奧氏體中錳鋼的沖擊摩擦腐蝕和滑動摩擦腐蝕磨損率均低于馬氏體耐磨鋼,耐腐蝕磨損性能好于馬氏體耐磨鋼。三種礦井水的腐蝕磨損均處于以摩擦為主導的摩擦腐蝕體系,由于磨損實驗時間較短,摩擦對腐蝕的加速作用不明顯。基體奧氏體鋼的腐蝕磨損層的硬度得到明顯提高,三種礦井水工況下奧氏體鋼的亞表層50m處的顯微硬度達到510HV,平均提高了2.1倍,明顯高于馬氏體耐磨鋼的硬度,磨損硬化層深度接近500m。三種礦井水條件下,兩種耐磨鋼有著相同的磨損機理,都表現為犁溝磨損和疲勞剝落磨損。對比三種礦井水之間的沖擊摩擦腐蝕磨損率,酸性礦井水略高于中性和堿性工況。沖擊腐蝕磨損層奧氏體鋼的硬度得到明顯提高,三種礦井水工況下奧氏體鋼的亞表層50m處的顯微硬度達到520HV,平均提高了2.2倍,明顯高于馬氏體耐磨鋼的硬度,奧氏體中錳鋼表現出良好的沖擊加工硬化性能。三種礦井水工況的沖擊腐蝕磨損層均出現了形變誘發馬氏體相變,為板條位錯型馬氏體組織。中錳鋼強化機理分析表明,形變誘發馬氏體相變強化、位錯和孿晶強化是其加工硬化主要機制,屬于復合強化機理。三種礦井水工況的沖擊腐蝕摩擦均屬于以摩擦為主導的摩擦腐蝕體系,鑿削磨損和犁溝切削磨損是兩種鋼沖擊腐蝕磨損的主要磨損機制。