Page 52 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 孙士斌, 等: DH32船用钢板在模拟极地破冰环境中的冰载荷冲蚀磨损性能研究 495

表 1 DH32低温钢的设计化学成分表
Table 1 Chemical compositions (weight fraction) of DH32 low temperature steel

Sample w(C)/% w(Si)/% w(Mn)/% w(P)/% w(S)/% w(Cr)/% w(Mo)/% w(Al)/%
DH32 0.125 0.280 1.10 0.015 0.010 0.120 0.023 0.030

表 2 DH32低温钢的力学性能表
Table 2 Mechanical properties of DH32 low temperature steel

W/J(-40 ℃)
2 2
Sample R eH /(N·mm ) R m /(N/mm ) A/% Hardness/HV
Longitudinal Transverse
DH32 355 490 29.5 370 155 116

MSH型腐蚀磨损试验机(张家口诚信试验设备制造有 进行试验，试验行程为60 km，相应的试验时间为15、
限公司)上进行. 试验介质采用石英砂(粒径：1~2 mm， 7.5、5、3.75和3 h.
硬度7 HM)+ 3.5%NaCl水溶液模拟海水浆体，砂浆中 进行DH32钢样冲蚀磨损失重情况试验前，用酒
石英砂的质量分数为43%. 钢样固定在图1(a)所示自 精冲洗砂纸打磨好的试样，烘干后称重并记录结果.
制样品架中，再安装在试验机转盘上. 冲蚀磨损试验结束后，放置试样在除锈剂(3.5 g六次
低温冰载荷冲蚀磨损试验在课题组自行研制并 甲基四胺+500 ml盐酸+500 ml去离子水)中超声20 s，
加工的低温海冰冲蚀磨损试验机上完成，其低温冲蚀 然后用酒精、去离子水依次冲洗，烘干后称重. 由试验
磨损部分工作原理如图1(b)所示. 冲蚀磨损试验前，先 前后试样的质量差值计算出试样的冲蚀磨损失重以
使用模具在超低温环境箱(BTH80D、广东贝尔试验设 及失重率. 利用扫描电子显微镜(EM-30 PLUS，韩国
备有限公司)内−60 ℃温度下利用3.5%NaCl水溶液得 COXEM公司)和白光干涉显微镜(Contour GT，美国
到30 mm×30 mm×30 mm的正方体冰块，制冰时间为 BRUKER公司)观察试验前后样品的表面微观组织形
24 h；再将冰块按照1∶1、1∶2以及2∶1的比例加入预先 貌；使用具有三电极体系[参比电极为饱和甘汞(SCE)
保温在0 ℃的3.5%NaCl水溶液中进行冲蚀磨损试验， 电极，辅助电极为铂片(Pt)电极]的电化学工作站

试验过程中全程控制环境温度为−5±1 ℃. 冲蚀试验采 (Vertex.one，荷兰IVIUM公司)进行电化学试验，获得
用旋转试验法，每组试验采用9块平行样(每组试验重 试样冲蚀磨损后的腐蚀电位、腐蚀速率及腐蚀电流密
复3次，每次3块样品，分别位于不同水平面，以考察因 度变化数据，分析冲蚀磨损机理.

为冰块或沙粒在溶液中的分布不同，以及冰块随试验
2 结果与分析
进程的破碎程度不同而引起的试验样品磨损情况的
差别)，分别在转速1.1、2.2、3.3、4.4和5.5 m/s(对应 2.1 金相组织
2节、4节、6节、8节、10节航行速度)5个不同的转速下 使用倒置金相显微镜(CMM-202AE，上海长方光

Bucket lid Potary axis

Water Insulating layer

Copper pipe
Sample
Abrasion barrel

(a) Fixture for erosion wear samples (b) Internal structure of testing equipment

Fig. 1 Schematic diagram of erosion-wear testing equipment
图 1 冰载荷冲蚀磨损试验机示意图