【高被引文章】淬火-回火Fe-Cr马氏体钢的腐蚀及冲击腐蚀磨损行为研究
【高被引文章】淬火-回火Fe-Cr马氏体钢的腐蚀及冲击腐蚀磨损行为研究
gh_60d08f654d96
《钢铁研究学报》中、英文版官方公众号。推送最新出版的论文和写作技巧，为材料冶金领域的各位学者提供交流学习平台。
广东省科学院新材料研究所耐磨钢团队联合江苏科技大学乔岩欣团队 在《钢铁研究学报》（英文版）2022年11期发表的论文 Corrosion and impact–abrasion–corrosion behaviors of quenching–tempering martensitic Fe–Cr alloy steels 至今持续入选ESI高被引论文！
→ 查看原文 → 查看PDF
引用本文 ：
Zhi-bin Zheng, Jun Long, Yi Guo, Hui Li, Kai-hong Zheng & Yan-xin Qiao. Corrosion and impact–abrasion–corrosion behaviors of quenching–tempering martensitic Fe–Cr alloy steels. J. Iron Steel Res. Int. 29 , 1853–1863 (2022).
https://doi.org/10.1007/s42243-021-00728-6
文 章 信 息
Corrosion and impact–abrasion–corrosion behaviors of quenching–tempering martensitic Fe–Cr alloy steels
淬火-回火Fe-Cr马氏体钢的腐蚀及冲击腐蚀磨损行为研究
郑志斌1,2，龙骏1*，郭毅3，李惠1，郑开宏2，乔岩欣4*
1 广东省科学院新材料研究所，广东省金属强韧化技术与应用重点实验室，广东 广州
2 广东省钢铁基复合材料工程研究中心，广东 广州
3 江门市广进铸锻有限公司，广东 江门
4 江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏 镇江
内 容 简 介
矿物采选是资源综合利用中重要的一环。统计表明，全球能源消耗中的6.2%来源于矿物采选过程。随着行业对矿物处理效率要求的不断提高，矿物球磨破碎所采用的工程机械如球磨机/半自磨机逐渐向大型化、系统化发展，目前国内外已有多台直径超10 m的大型半自磨机投入使用，由此引发磨机内部耗损构件如衬板、磨球等快速失效，传统耐磨钢铁材料已越来越难以满足高效作业需要。
区别于普通的磨损损伤方式，大型磨机内衬板等构件遭受着严重的冲击-腐蚀-磨损作用：磨机转动使得衬板受到磨料的磨损；衬板浸泡于湿式腐蚀性矿浆中遭受腐蚀作用；磨球及物料从高处掉落对衬板造成明显的冲击作用。这种湿式冲击磨损造成的材料损伤是干式磨损造成材料损伤的5~7倍，对钢铁耐磨材料的综合性能要求很高，且损伤机制复杂。因此，理清材料在冲击腐蚀磨损作用下的损伤行为及机理，开发新型冲击磨蚀材料具有重要理论及实际意义。
基于此，广东省科学院新材料研究所郑开宏教授团队主要研究人员郑志斌等人设计了一种中高铬耐磨蚀马氏体合金钢材料，联合江苏科技大学乔岩欣教授等对该钢种的组织、力学性能及其在模拟铜矿浆溶液中的腐蚀行为及冲击腐蚀磨损行为进行了研究；并借助腐蚀-磨损交互作用研究方法对材料的损伤机理进行了分析；优选出最优的耐磨蚀合金钢成分。
研究结果显示，随着碳含量由0.2 wt.%增大到0.35 wt.%，合金钢的组织内逐渐析出细小的(Fe, Cr)-C碳化物（如图1），使得合金钢的硬度由50 HRC增大到59.5 HRC；与此相反的是，合金钢的室温冲击吸收功由36.7 J下降至仅有5.5 J，材料脆性越来越明显；合金钢在模拟铜矿浆中表现出活化-钝化的腐蚀行为，碳化物增多带来的不同相间界面的增多使合金钢的耐腐蚀性能有所下降，腐蚀优先在相界面处发生（如图2）；而这种耐磨钢在模拟矿浆中的冲击腐蚀磨损失重率随着碳含量的增大先减小后增大，高碳含量下合金钢表层出现了腐蚀-磨损及脆性剥落交互损伤；服役性能最优的合金钢遭受的腐蚀-磨损交互作用最轻（如图3）。
图1 含碳量为0.35 wt.%的Fe-Cr马氏体钢中的析出碳化物形貌(a)及成分(b)
图2 含碳量为0.35 wt.%的Fe-Cr马氏体钢在模拟矿浆溶液中浸泡96 h后的表面形貌(a-b)及部分区域能谱(c)
图3 马氏体钢(S1~S4钢碳含量由0.20 wt.% 至0.35 wt.%依次增大)及传统耐磨高锰钢(S-Mn)在模拟矿浆溶液中的冲击腐蚀磨损失重率(a)及交互作用分析(b)
这些结果充分表明，面向恶劣湿式磨损工况进行耐磨钢铁材料设计时，不能仅仅追求钢铁材料的硬度最大化。环境中冲击作用极易导致钢铁表面层产生裂纹，随着腐蚀液的侵入以及磨损疲劳，裂纹进一步扩展将导致材料表面发生剥落，损伤反而加重。从降低材料受腐蚀-磨损交互作用的角度出发有望设计出具有更好服役性能的新型耐磨蚀钢铁。
作 者 简 介
郑志斌
广东省科学院新材料研究所，高级工程师
郑志斌 ，男， 1990 年出生，就职于广东省科学院新材料研究所，高级工程师。 2016 年博士毕业于中国科学院金属研究所，专业为腐蚀科学与防护。主要研究方向为耐磨、耐蚀、耐热钢铁及其复合材料，材料的电化学腐蚀、高温氧化、多相流冲蚀、空蚀、磨蚀等。发表论文 64 篇（第一作者 / 通讯作者 35 篇），其中 SCI 收录 32 篇。申请发明专利 26 件，授权 16 件。制定团体标准及企业标准 7 件。参编著作 1 部。主持包括国家自然科学基金、广东省自然科学基金面上 / 青年项目、广东省对外科技合作项目等项目 8 项，作为任务负责人参与国家重点研发计划、广东省重点领域研发计划等项目 2 项，受企业委托项目 3 项。获广东省科技进步一等奖、中国有色金属工业科学技术一等奖，入选“第八届中国科协青年人才托举工程”、“广州市青年科技人才托举工程”。开发的耐磨蚀钢铁材料已实现在球磨 / 破碎机耐磨构件如衬板、锤头上的应用，产生了一定的经济及社会效益。兼任中国腐蚀与防护学会磨蚀与防护技术专委会委员，广东省材料学会青年委员及广东省科技特派员，担任 Corrosion Science 、 Surface Topography-Metrology and Properties 等 SCI 期刊审稿人。
加入作者交流群 ✦
扫码进入 《钢铁研究学报》中、英文版 作者QQ交流群 ，群内为期刊作者和读者提供投稿、审稿、文章宣传推广等方面交流和答疑平台，同时也为科研人员们进行学术交流的平台。
备注“姓名＋单位”
进入作者QQ交流群
About JISRI
《 钢 铁研究学报（英文版） 》（ Journal of Iron and Steel Research International ）创刊于1994年，由中国钢铁工业协会主管、中国钢研科技集团有限公司主办的学术期刊，主要刊载 冶金与金属加工工艺及金属基材料科学与技术 ，包括钢铁冶金工艺流程优化、冶金资源综合利用、节能环保；金属基材料的制备、表征、组织结构和性能等。科睿唯安JCR2021影响因子： 1.619 , 即时影响因子2.238，中科院期刊分区进入 材料科学2区 ， 由Springer出版集团全球独家出版，被 SCI、EI 等数据库收录。连续 11 年入选“ 最具国际影响力期 刊 ”。
Contact us
王远琦, 邵燕静, 胡蝶
Tel: 010-62182295
E-mail: jisri@chinamet.cn,
gtyjxb-
THE
END
点击下方“ 阅读原文 ”查看 期刊首页
点个“赏”，助力传播