Page 53 - 《摩擦学学报》2021年第4期

496 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

Pearlite
Ferrite

10 μm 10 μm

Fig. 2 Metallographic microstructure of DH32 steel
图 2 DH32钢样的金相显微组织

学仪器有限公司)观察原始DH32钢样的金相组织，如 蚀磨损失重率逐渐升高. 当转速由2.2 m/s增至3.3 m/s
图2所示. 可以看出，与常规低温低碳高强轧制钢材类 时，钢样的冲蚀磨损失重率升高幅度增大.
似，DH32钢样的显微组织主要由铁素体和珠光体组 试验中通过控制时间保证不同转速下的材料行
成，铁素体呈多边形均匀分布，珠光体呈片状并沿晶 程一致，使用扫描电镜(SEM)在放大200和2 000倍时
界分布，晶粒沿轧制方向出现轻微的变形，轧制后的 观察了DH32钢样不同转速下的冲蚀磨损形貌，结果
带状组织不明显. 其中，细小的晶粒会提升材料强度， 如图4所示. 从图4(a)中可以看出，以1.1 m/s的速度旋
片状珠光体的存在易使钢板产生加工硬化，有利于提 转15 h后，DH32钢样的表面较不平整，有少量犁削现
高船用钢板的腐蚀磨损性能. 象和部分小冲蚀磨损坑出现，冲蚀磨损坑直径约为10 μm，

2.2 常温下砂粒冲蚀磨损试验 由于浸泡时间较长，冲蚀磨损坑周围腐蚀较为严重，
在含43%石英砂砂浆模拟海水浆体的试验中，钢 应该是腐蚀促进了磨损，其冲蚀磨损失重量为0.003 6 g；
材 由 于 腐 蚀 磨 损 作 用 而 发 生 失 重 ， 不 同 转 速 下 由图4(b)可见，以2.2 m/s的速度旋转7.5 h后，DH32钢
DH32材料失重数据列于表3中，该失重主要受到砂粒 样的冲蚀磨损坑数量增加，深度变深，直径约为40~
磨损、海水腐蚀以及二者的耦合交互作用影响. 从图3 60 μm，周围发生了层片状的剥落，且有砂粒镶嵌；由
中的曲线可以看出，随着旋转速度的增加，钢样的冲 图4(c)可见，以3.3 m/s的速度旋转5 h后，DH32钢样表
面冲蚀磨损坑明显增多，但是直径变化不大，约为60 μm，
表 3 不同转速下DH32材料失重
冲蚀磨损坑发生了聚集, 对冲蚀磨损坑内部进行能谱
Table 3 Weight loss of DH32 steel at different speeds
分析，发现存在明显的石英砂颗粒，说明此时材料表

Rotation rate/(m/s) 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5
Weight loss/g 0.003 6 0.003 9 0.004 5 0.005 0 0.005 4 面破坏以冲蚀磨损为主；以4.4 m/s的速度旋转3.75 h
后，DH32钢样表面被大量冲蚀磨损坑占据，且冲蚀磨
损坑周围发生层片状剥落，大部分冲蚀磨损坑形成带
60
Room temperature 状破坏区，同样存在石英砂颗粒夹杂；以5.5 m/s的速
55 度旋转3 h后，冲蚀磨损失重最高，约为0.005 4 g，从图4(e)
Abrasion rate/(g/m 2 ) 45 可以看出，钢样的表面冲蚀磨损坑数量增加，但是直
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径较小，约为20 μm左右，由于冲蚀磨损速度增加，冲
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蚀磨损坑呈现“凸”字形貌.
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DH32钢材在模拟海水(质量分数3.5%NaCl水溶
30
液)及纯水中的电化学极化曲线如图5所示. DH32钢在
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1 2 3 4 5 6 不同介质中极化曲线的阳极部分出现了伪钝化行为，
Speed/(m/s)
这主要归因于腐蚀产物的保护性 . DH32钢中铬、铝
[17]
Fig. 3 Plots of wear loss rate of DH32 steel as a function of
wear speed at room temperature 等合金元素的存在可能是造成伪钝化的原因. 根据文
图 3 室温下DH32钢在不同转速下的冲蚀磨损失重率 献 可 知 ， 适 当 比 例 的 Al和 Cr可 在 钢 材 表 面 形 成