Page 68 - 《摩擦学学报》2020年第5期

第 5 期 孙士斌, 等: 新型极地船用钢在模拟低温海水中的磨损-腐蚀耦合作用研究 623

(5) 表 4 两种热处理钢的体积损失数据表
V = V W +V C
当这两种钢样在阴极保护电位的条件下进行摩 Table 4 Volume loss data for the heat-treated steels
擦时，由于外加电位的保护作用纯腐蚀量基本可以忽 Sample V W V C V W0 V CO ΔV W ΔV C Va V OCP
N 4.81 1.16 3.46 0.73 1.35 0.43 3.89 5.97
略，那么记钢样在阴极电位下的磨蚀总损失量为V ， QT 1.61 1.31 1.17 0.92 0.44 0.39 1.56 2.92
a
记在开路电位条件下两种钢的磨蚀损失量为V OCP
则有： 3 结论
(6)
V a = V W0 +∆V C
a.同种热处理钢样在不同外加电位条件下，从阴
通过如图9所示两种热处理钢在不同外加电位下
极保护电位到开路电位再到加速腐蚀电位的变化，摩
磨损量变化曲线图，可知在阴极保护电位和开路电位
擦系数逐渐降低，磨痕深度、宽度及磨损量均随之
下两种钢样的总损失量，利用Tafel外推法拟合出的磨
增加.
蚀前后两种钢极化曲线参数：正火钢纯腐蚀速率约为
b.同种外加电位条件下调制处理的钢样磨痕轮廓
−3
4.275×10 mm/a， 调 质 钢 的 纯 腐 蚀 速 率 约 为
深度、摩擦系数及磨损量均更小，说明调质处理可提
3
−3
5.389×10 mm/a，且已知钢样的密度为7.9 g/cm ，转化
高低碳合金钢的耐磨性能；但是摩擦电化学结果显示
为纯腐蚀损失量依次为0.73×10 和0.92×10 g；磨蚀
−6
−6
调质钢开路电位和自腐蚀电位更负，腐蚀电流密度更
结束后正火钢腐蚀速率为6.826 mm/a，调质钢的腐蚀
大，腐蚀程度更为严重，说明调质处理的钢样其耐腐
速率为7.729×10 mm/a，转化为腐蚀损失量依次为
−3
蚀性能较正火处理的钢样更低.
−6
−6
1.16×10 和1.31×10 g. 结合公式(1~6)，所得计算结果
c.论文研究结果证明磨损和腐蚀之间有着相互协
列于表4中，开路电位下正火钢磨损促进腐蚀的损失
同与促进的作用，其中磨损对正火钢样的影响作用较
−6
−6
量为0.43×10 g，腐蚀促进磨损的损失量为1.35×10 g，
大，腐蚀对调质钢的影响作用较大；两种热处理钢的
−6
磨损损失量为4.81×10 g. 调质钢磨损促进腐蚀的损
主要损失量均由摩擦磨损造成，腐蚀对整体损失的作
−6
失量为0.39×10 g，腐蚀促进磨损的损失量为0.44×
用相对较小.
10 g，磨损量为1.61×10 g. 正火钢磨损和腐蚀损失
−6
−6
参 考 文 献
量所占比例分别为80.6%和19.4%. 调质钢磨损和腐蚀
损失量所占比例分别为55.1%和44.9%. 可见这两种热 [ 1 ] Zhou Yanlei, Chen Jun, Liu Zhenyu. Corrosion behavior of rusted
处理工艺钢样在模拟海水溶液中均以磨损为主，其中 550 MPa grade offshore platform steel[J]. Journal of Iron and Steel
磨损作用对正火钢影响更为严重，腐蚀作用对调质钢 Research, International, 2013, 20(3): 66–73. doi: 10.1016/S1006-
706X(13)60071-0.
影响更为严重；正火钢耐腐蚀性能更优，而调质钢的
[ 2 ] Chen Hao, Guo Ning, Zhang Xin, et al. Effect of water flow on the
耐摩擦磨损性能更优. 由于两种钢的ΔV 和ΔV 均是
W
C
microstructure, mechanical performance, and cracking susceptibility
正值，说明对于这两种热处理钢而言，其在模拟海水
of underwater wet welded Q235 and E40 steel[J]. Journal of
中的磨损和腐蚀作用都是相互促进的. Materials Processing Technology, 2020, 277: 116435. doi: 10.1016/
j.jmatprotec.2019.116435.
14
[ 3 ] Wang Dawei, Ding Chunhui, Hu Xiyu, et al. Microstructure and
N
12 QT mechanical properties of diffusion welded joint of 06Cr19Ni10
Wearing capacity/(10 −6 g) 8 6 4 2019, 55(9): 607–610, 620 (in Chinese) [王大伟, 丁春辉, 胡熙玉,
10
stainless steel/A283 low carbon steel[J]. PTCA(Part A: physic test),
等. 06Cr19Ni10不锈钢/A283低碳钢扩散焊接接头的显微组织和
力学性能[J]. 理化检验(物理分册), 2019, 55(9): 607–610, 620].
[ 4 ]
Tong Lewei, Yu Qitong, Zhao Xiaoling. Experimental study on
2
fatigue behavior of butt-welded thin-walled steel plates strengthened
0
−0.8 V OCP −0.4 V using CFRP sheets[J]. Thin-Walled Structures, 2020, 147: 106471.
Potential
doi: 10.1016/j.tws.2019.106471.
Fig. 9 Wear mass of the heat-treated steels under different [ 5 ] Feng Xiaoyong, Li Mengying, Tian Xiugang, et al. Effect of boron
applied potentials addition on properties of hot rolled low carbon steel[J]. Steel
图 9 两种热处理钢在不同电位下的磨损量 Rolling, 2017, 34(6): 66–70 (in Chinese) [冯晓勇, 李梦英, 田秀刚,