本文以20CrMnTi高强钢为主要研究对象,经超声表面滚压强化(USRP)处理,形成具有高残余应力的梯度强化层,引起电化学性质发生根本改变,产生不同于基体组织的局部腐蚀行为。采用扫描电镜(SEM)观察表层组织形貌,透射电镜(TEM)表征位错密度,EBSD技术表征梯度形变层的晶粒细化,极化曲线表征表层组织的电化学行为。扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)测量梯度层的Volta电势,分析位错密度、残余应力与Volta电势的关系,进而反映梯度强化层的电化学活性,而此研究未见相关报道。因此,采用在电子功函上研究相对成熟的铜材料以探讨SKPFM技术的测试参数和样品表面状态对Volta电势的影响出发,在理论上证明SKPFM技术表征20CrMnTi高强钢梯度强化层的可行性。具体研究结果如下:(1)20CrMnTi钢经超声表面滚压处理后,表层晶粒得到细化,随滚压压力提高,细化程度增强,位错密度增大;在弱腐蚀环境下,表层组织的腐蚀速率随滚压压力的提高而加速,表现为维钝电流密度上升且钝化区间缩小。(2)SKPFM测得的Volta电势受测试参数和样品表面状态的影响。Volta电势随样品与探针间距离的增大而减小,在10 nm处达到最大值;铜经变形后导致位错密度提高,Volta电势差降低(偏置电压施加于样品),且降低幅度随变形量的增大而增大,但经化学侵蚀后,变形累积的储存能释放,造成Volta电势升高;钝化膜类型影响样品表面的Volta电势,20CrMnTi钢经浓硝酸氧化处理后,Volta电势差减小(偏置电压施加于探针),反应活性降低,但经3.5%氯化钠溶液浸泡处理以及苦味酸溶液腐蚀后,Volta电势提高,腐蚀反应活性增强。(3)SKPFM是一种表征梯度强化层电化学极性的有用方法,梯度形变层的塑性变形区,位错密度升高造成电子功函降低,Volta电势差增大且出现局部波动,导致电化学反应趋势增强,局部腐蚀活性增大。沿深度方向,塑性变形量减小,Volta电势差降低。弹性变形区,残余拉伸应力使电子活性增强,电子功函降低,导致Volta电势差高于基体未变形区;但残余应力对Volta电势的影响远小于位错密度的影响。