摘要

分別測試了新型F級船用低溫鋼板表面生成不同氧化物后的往復(fù)摩擦行為,并結(jié)合白光干涉儀以及掃描電子顯微鏡分別對鋼樣的顯微組織形貌和磨痕形貌進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：γ-FeOOH氧化層鋼樣、原始鋼樣、Fe3O4氧化層鋼樣的耐磨蝕性能依次變高。其中，致密完整的Fe3O4氧化層鋼樣的磨損量最低，磨痕輪廓深度和尺寸都最小，表面以粘著磨蝕為主，耐蝕性也最好；γ-FeOOH氧化層微觀結(jié)構(gòu)較為疏松，摩擦系數(shù)最小，但是在摩擦腐蝕的協(xié)同作用下磨損量最大，磨損機(jī)理皆以磨粒磨損為主；未處理鋼樣的耐磨蝕性能處于兩種預(yù)氧化鋼樣之間，以磨粒磨損為主，且表面有更多的犁溝和凹坑。

關(guān)鍵詞： 低碳合金鋼 ; 氧化物 ; 極地船舶 ; 摩擦腐蝕 ; 耦合作用

含有一種或幾種合金元素 (Ni、Cr、Cu等) 的低合金結(jié)構(gòu)鋼已廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑業(yè)、鐵路等環(huán)境中[1-4]。隨著新型極地船舶建造要求提高以及國家極地政策的社會、經(jīng)濟(jì)需求，對于國產(chǎn)低溫船舶用低合金結(jié)構(gòu)鋼的需求也在增加[5]。研究[6,7]報(bào)道了在低合金結(jié)構(gòu)鋼上形成銹層的重要性，在低合金鋼中加入一些元素 (Ni、Cr) 可以有效提高銹層對Cl-的抵抗能力，從而提高銹層的穩(wěn)定性[8]。雖然極地船舶一般涂刷耐磨性能優(yōu)異的抗沖擊涂料，但是船舶在海冰環(huán)境中航行時(shí)會遭受冰載荷的沖擊，經(jīng)常導(dǎo)致表面涂層脫落。鋼鐵材料與海水接觸會加速腐蝕行為的發(fā)生，且隨著腐蝕浸泡時(shí)間的增加，附著在鋼樣表面的腐蝕氧化產(chǎn)物會隨著低合金鋼成分變化發(fā)生改變。本課題組對極地破冰科考船船艏部位掛片進(jìn)行了研究，表明極地航行船舶材料表面銹層成分主要由α-、β-、γ-FeOOH等羥基氧化物和Fe2O3、Fe3O4等鐵氧化物組成。不同氧化物自身的結(jié)構(gòu)特征以及與金屬表面結(jié)合力差異顯著，與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生作用的行為及機(jī)理也各不相同。

Hua等[9]通過顯微和光譜技術(shù)確定了X65碳鋼在高溫和CO2分壓下的腐蝕產(chǎn)物的形態(tài)和化學(xué)成分，確定較低的CO2分壓和較高的溫度有利于強(qiáng)耐腐蝕性能的Fe3O4薄膜生成。Hu等[10]采用兩步水熱法在N80鋼表面制備了具有微納米結(jié)構(gòu)的Fe2O3/Fe3O4復(fù)合薄膜，系統(tǒng)研究了N80鋼上硬脂酸涂層超疏水Fe2O3/Fe3O4復(fù)合膜的腐蝕防護(hù)性能。表明，該超疏水表面可以顯著降低腐蝕電流密度并增加阻抗，可以很好地保護(hù)鋼樣品免受腐蝕。Robineau等[11]研究了碳鋼在80 ℃缺氧條件下與異質(zhì)磁鐵礦(Fe3O4)/(FeS) 層相關(guān)的電偶腐蝕。電化學(xué)測量表明，最初在磁鐵礦電極 (陰極) 和鋼電極 (陽極) 之間流過相對較高的電流。然而，該電流隨時(shí)間會逐漸降低至可忽略的值。顯微Raman光譜分析表明，在鋼電極上形成了磁鐵礦層，從而抑制了陽極和陰極之間的初始差異。Sun等[12]研究了單一Fe3O4 (Fe基合金的主要腐蝕層) 在2.03 GeV Kr離子輻照下的結(jié)構(gòu)、微觀力學(xué)和磁性能，以簡化討論和闡明不同腐蝕層的輻照效應(yīng)。結(jié)果表明Fe3O4的初始晶體結(jié)構(gòu)在低損傷水平照射后不受影響，但隨著Kr離子注量的增加和缺陷的積累，宏觀磁性能 (Ms、Hc等) 和微觀力學(xué)性能 (納米硬度) 和Young's模量) 對高能Kr離子輻射敏感，并表現(xiàn)出具有不同通量 (首先增加，然后減少) 的極其均勻的變化規(guī)律。

隨著納米技術(shù)的提升，金屬氧化物納米粒子成為新一代的微電子、光催化、磁性器件、防腐涂料、生物醫(yī)學(xué)和粉末冶金的主要材料[13-15]。更多的文獻(xiàn)則關(guān)注了不同鐵氧化物作為添加劑材料與其它材料相復(fù)合后對鋼鐵耐蝕性的影響。El-Mahdy等[16]進(jìn)行了合成Fe3O4納米凝膠復(fù)合材料提高鋼在HCl溶液中的耐蝕性研究。他們在親水性磁鐵礦納米顆粒存在下，通過將磁鐵礦 (Fe3O4) 納米顆粒摻入交聯(lián)的丙烯酰胺-共-丙烯酸鈉基體中來制備復(fù)合材料，并通過極化和電化學(xué)阻抗譜 (EIS) 方法研究了磁鐵礦聚合物復(fù)合材料在1 mol/L HCl溶液中對鋼腐蝕的抑制作用。結(jié)果表明，即使在非常低的濃度下，磁鐵礦納米顆粒也對侵蝕性溶液中的鋼腐蝕具有出色的保護(hù)性能。Zhan等[17]使用水熱法制備了氧化石墨烯/Fe3O4雜化物，并通過多巴胺和二級功能單體 (KH550) 之間的自聚合進(jìn)行了仿生表面功能化。這種新穎的改性仿生功能化使得石墨烯/Fe3O4雜化物在環(huán)氧樹脂中分散良好，并通過化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)增強(qiáng)改性納米填料與環(huán)氧樹脂之間的界面粘合力，在相同負(fù)載量下,環(huán)氧涂層的顯微硬度比純環(huán)氧涂層提高了71.8%。

由于船舶航行條件特殊性，極地船舶在涂料經(jīng)冰載荷影響脫落后，裸露處的低合金鋼不僅僅要經(jīng)受海水腐蝕破壞，還要經(jīng)受冰載荷的摩擦磨損。不同類型的氧化產(chǎn)物對后續(xù)冰載荷摩擦磨損行為及機(jī)理的影響也有較大差異。鑒于測試條件苛刻，且冰載荷摩擦磨損及海水/海冰浸泡腐蝕耦合作用僅發(fā)生在極地船舶材料領(lǐng)域，目前國內(nèi)外關(guān)于不同腐蝕產(chǎn)物對銹層下船用鋼的摩擦腐蝕行為研究鮮見報(bào)道。根據(jù)文獻(xiàn)[18]要求，在極地船舶鋼板厚度應(yīng)等于其結(jié)構(gòu)抵抗冰荷載的厚度加上額外的腐蝕及磨耗增量，獨(dú)立考察鋼材的磨耗或腐蝕都不足以模擬極地航行船舶實(shí)際工況對材料的影響。本文在參考極地特殊環(huán)境要求的基礎(chǔ)上，對新型F級別低溫鋼樣進(jìn)行預(yù)腐蝕處理，在鋼樣表面分別生成γ-FeOOH層和Fe3O4層。并使用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)研究了不同銹層成分對鋼樣磨蝕性能的影響。本文研究有助于船舶行業(yè)及鋼材研究行業(yè)評估極地海域航行船舶材料可靠性，為船用鋼材料設(shè)計(jì)提供開發(fā)思路，促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供幫助。

1 實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)所用材料為某鋼廠生產(chǎn)的新型船舶用低溫鋼，該鋼種采用低碳微合金成分設(shè)計(jì)體系，加入Cu、Ni、Cr等合金元素，采用新一代TMCP工藝技術(shù)，以超快冷促進(jìn)相變強(qiáng)化和組織調(diào)控為核心，獲得了精細(xì)化多相組織，從而保證材料在低溫下具有良好的韌性。其化學(xué)成分 (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%) 為：C 0.06、Si 0.258、Mn 1.47、P＜0.02、S＜0.005，另Cu+Cr+Ni及Nb+V+Ti都是微量；經(jīng)力學(xué)性能試驗(yàn)，所得鋼板的屈服強(qiáng)度為465 MPa，抗拉強(qiáng)度為552 MPa，斷后伸長率為29.0%，-60 ℃夏比沖擊功為232 J，表面維氏硬度為 300 V。可知，該鋼種的化學(xué)成分和力學(xué)性能都滿足F級船舶用鋼的要求，可以做為極地船舶用鋼的備選材料。

使用線切割設(shè)備制備待測新型船舶用低溫鋼至尺寸為10 mm×10 mm×3 mm，依次分別使用180、400、600、1000及1200目砂紙?jiān)噷︿摌幽Σ撩孢M(jìn)行打磨，清洗并干燥后用保鮮膜包裹，減少摩擦面的表面氧化現(xiàn)象，每組測試制備3個(gè)平行試樣以確保實(shí)驗(yàn)的可靠與客觀。

將鋼樣垂直放入盛有去離子水的燒杯中，燒杯口用密封膜密封，防止外界環(huán)境影響實(shí)驗(yàn)，靜態(tài)腐蝕7 d后取出，在真空干燥箱內(nèi)常溫干燥，得到鋼表面γ-FeOOH薄膜；取1.251 g FeSO4·7H2O溶于30 mL去離子水中，向FeSO4水溶液中加入5 mL聚乙二醇20000 (50 g/L) 攪拌均勻，與5 mL的2.5%NH3·H2O混合后，緩慢加入0.15 mL H2O2并將反應(yīng)混合物攪拌5 min以獲得均勻的溶液，將腐蝕液轉(zhuǎn)移至50 mL的反應(yīng)釜內(nèi)襯中。然后將鋼樣垂直放入反應(yīng)釜內(nèi)襯溶液中密封，在160 ℃的反應(yīng)溫度下高溫氧化8 h后，取出風(fēng)冷至室溫，取出發(fā)黑的鋼樣用去離子水洗滌，然后在80 ℃下干燥后保存?zhèn)溆茫玫奖砻鍲e3O4膜層。

使用摩擦磨損綜合試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分析不同銹層成分對基體的耐磨損防護(hù)性能影響。選取直徑為8 mm的Al2O3磨球，球面對磨方式。實(shí)驗(yàn)參數(shù)包括：實(shí)驗(yàn)載荷15 N，對磨時(shí)間30 min，往復(fù)摩擦距離5 mm，滑動(dòng)頻率2 Hz。

根據(jù)ASTMD1141-98制備3.5% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)) NaCl的模擬人工海水作為環(huán)境介質(zhì)，室溫，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下；使用UMT-2 TriboLab型多功能摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)對上述未處理鋼樣、γ-FeOOH層鋼樣和Fe3O4層鋼樣分別進(jìn)行線性往復(fù)摩擦實(shí)驗(yàn)，測定摩擦系數(shù)。摩擦實(shí)驗(yàn)后，將樣品表面用去離子水進(jìn)行超聲洗凈；采用Bruker Contour GT-1型白光干涉儀，觀察鋼樣摩擦腐蝕后的磨痕形貌，并繪制磨痕截面曲線；利用CXS-5TAH-118340掃描電子顯微鏡 (SEM) 觀察鋼樣的表面組織及磨痕形貌，進(jìn)行磨損機(jī)理分析；采用配套能譜儀 (EDS) 測定鋼樣的微區(qū)磨損劃痕元素成分。

對上述未處理鋼樣、γ-FeOOH層鋼樣和Fe3O4層鋼樣分別進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，通過極化曲線和阻抗譜曲線分析不同銹層成分對基體的耐蝕性能影響。電化學(xué)測試在CHI660e電化學(xué)工作站上進(jìn)行，采用三電極測試系統(tǒng)，Ag/AgCl為參比電極 (RE)，Pt片為對電極 (CE)，待測試樣為工作電極 (WE)。連接接通后，將試樣在NaCl溶液中靜置30 min，穩(wěn)定后依次測量開路電位 (OCP)、電化學(xué)阻抗譜 (EIS) 和極化曲線 (PC)。EIS測量在開路電位下進(jìn)行，頻率范圍：105~10-2 Hz；極化曲線掃描電壓范圍：OCP±0.3 V；掃描速率：0.0005 V/S。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 表面氧化處理產(chǎn)物成分及形貌

經(jīng)表面氧化處理前后的鋼樣如圖1所示。由圖可知，未經(jīng)表面處理的鋼樣表面呈現(xiàn)金屬光澤，經(jīng)常溫氧化的鋼樣表面腐蝕產(chǎn)物為棕黃色，高溫氧化處理的鋼樣表面腐蝕產(chǎn)物為棕黑色，兩種腐蝕產(chǎn)物與鋼樣表面結(jié)合緊密。圖2是兩種腐蝕產(chǎn)物的XRD譜，根據(jù)衍射峰的標(biāo)定可以確定常溫和高溫預(yù)腐蝕得到的產(chǎn)物分別是γ-FeOOH和Fe3O4。結(jié)合圖3氧化產(chǎn)物的SEM圖可以看出，生成的γ-FeOOH膜層呈現(xiàn)針葉狀，而Fe3O4膜層則呈現(xiàn)層條狀。針葉狀層可以起到潤滑劑的作用，從而抵抗磨損，而層條狀結(jié)構(gòu)中的致密顆粒可能有利于粘著磨損。

圖1   表面氧化處理前后鋼樣的宏觀形貌

圖2   預(yù)氧化生成不同氧化產(chǎn)物的XRD譜

圖3   預(yù)氧化生成不同氧化產(chǎn)物的SEM像

2.2 表面氧化處理鋼樣電化學(xué)腐蝕行為分析

3種鋼樣靜態(tài)下的極化曲線如圖4所示。未處理鋼樣和γ-FeOOH層鋼樣的腐蝕電位差距不大，皆在-0.73 V左右。而Fe3O4層鋼樣的腐蝕電位為-0.68 V，表明其腐蝕傾向更低。通過Tafel外推法擬合了極化曲線，擬合數(shù)據(jù)如表1所示。可知未處理鋼樣、Fe3O4層鋼樣、γ-FeOOH層鋼樣的電流密度分別為1.32、0.62和1.29 μA/cm2，腐蝕速率依次為5.27×10、2.84×10-3和5.13×10-3 mm/a，這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明Fe3O4對基體起到了保護(hù)作用。

圖4   裸鋼樣和兩種預(yù)氧化鋼樣的極化曲線

表1   裸鋼和預(yù)氧化鋼樣的極化曲線擬合數(shù)據(jù)

圖5是3種鋼樣的電化學(xué)阻抗譜圖。由圖可以看出，F(xiàn)e3O4層鋼樣的容抗弧半徑明顯大于其余兩者，主要原因是預(yù)腐蝕處理后鋼樣表面形成了一層致密的鈍化膜。而未處理鋼樣與γ-FeOOH層鋼樣的容抗弧半徑大小相差無幾，說明疏松結(jié)構(gòu)的γ-FeOOH在模擬海水中并不能很好的起到耐腐蝕作用。

圖5   裸鋼樣和兩種預(yù)氧化鋼樣的Nyquist曲線

利用ZView分析軟件對電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行擬合，得到圖6阻抗譜的等效電路圖。其中，Rs代表溶液電阻，Rf代表腐蝕產(chǎn)物層電阻，Rt代表雙電層間的電荷轉(zhuǎn)移電阻，Qf代表腐蝕層等效電容元件，Qd代表電極的雙層電容，n為彌散指數(shù)。

圖6   裸鋼和預(yù)氧化鋼樣電化學(xué)阻抗譜擬合的等效電路圖

表2為等效電路圖中各等效電子元件的擬合數(shù)值。看出，未處理鋼樣、Fe3O4層鋼樣、γ-FeOOH層鋼樣的溶液電阻差距不大，三者的電荷轉(zhuǎn)移電阻值分別為1452、3590、1292 Ω·cm2，其中Fe3O4層鋼樣的電荷轉(zhuǎn)移電阻最大，驗(yàn)證了在低溫船用鋼表面生成的Fe3O4氧化產(chǎn)物具備優(yōu)異的耐腐蝕性能。

表2   裸鋼和預(yù)氧化鋼樣電化學(xué)阻抗譜擬合參數(shù)

2.3 表面氧化產(chǎn)物摩擦系數(shù)

圖7a顯示了不同鐵氧化物層鋼樣的摩擦系數(shù)隨時(shí)間的變化。Fe3O4層鋼樣的摩擦系數(shù)在摩擦伊始迅速達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，隨后在一定時(shí)間間隔內(nèi)出現(xiàn)幅值的規(guī)則波動(dòng)，這種波動(dòng)現(xiàn)象可以歸咎于磨損碎片的形成[80]。γ-FeOOH層鋼樣的摩擦系數(shù)則遠(yuǎn)小于前者，由圖7b可以看出，預(yù)腐蝕前后實(shí)驗(yàn)鋼樣的平均摩擦系數(shù)從大到小的順序?yàn)?.57 (Fe3O4層鋼樣)＞0.38 (未處理鋼樣) ＞0.24 (γ-FeOOH層鋼樣)。結(jié)合兩種氧化產(chǎn)物的形貌圖可以知道，γ-FeOOH具有細(xì)小的針葉狀結(jié)構(gòu)和光滑的接觸面，類似于磨屑在往復(fù)滑動(dòng)摩擦中充當(dāng)著“潤滑劑”的角色，摩擦系數(shù)因此降低。而當(dāng)Fe3O4氧化層的致密表面出現(xiàn)在鋼樣與磨球的摩擦副之間，會在摩擦過程中形成釉化表面，磨損的主要機(jī)制可能變成粘附磨損，導(dǎo)致摩擦系數(shù)的增加[19]。

圖7   裸鋼樣和兩種預(yù)氧化鋼樣的摩擦系數(shù)及平均摩擦系數(shù)

2.4 磨痕輪廓與磨損量分析

磨損量是指材料受到摩擦的損失量，可以通過測量材料磨損前后的質(zhì)量或體積變化得到，并稱之為質(zhì)量磨損量或體積磨損量。圖8為鋼樣在鹽溶液中磨蝕后的磨痕輪廓截面圖，可以看出，磨痕深度最大的是γ-FeOOH層鋼樣，達(dá)到了5 μm，其次是未處理鋼樣的4.5 μm，磨痕輪廓最淺的是Fe3O4層鋼樣，為2.8 μm。值得注意的是，磨痕兩側(cè)堆積著摩擦腐蝕產(chǎn)物。這主要由于是鋼樣不僅受到摩擦磨損，還受到腐蝕行為的影響，表面氧化層磨損后，裸露的鋼樣與海水中的活性Cl-離子接觸，增加了局部腐蝕的敏感性，表面更加容易受到點(diǎn)蝕。再觀察圖9發(fā)現(xiàn)鋼樣的磨損程度與圖8的磨痕輪廓截面圖規(guī)律相似，磨損量由大至小的順序?yàn)?0.5×10-3 g (γ-FeOOH層鋼樣) ＞8.4×10-3 g (未處理鋼樣) ＞2.5×10-3 g(Fe3O4層鋼樣)。一般來說，磨損質(zhì)量損失是與摩擦系數(shù)成正比的，然而在這種情況下是不同的。有學(xué)者報(bào)道了類似的結(jié)果，摩擦系數(shù)隨著鋼樣氧化層附著性能的增加而增加；然而，隨著基體與磨屑接觸面積的增加，磨損體積損失減小[20]。

圖8   裸鋼樣和兩種預(yù)氧化鋼樣的磨痕輪廓截面

圖9   裸鋼樣和兩種預(yù)氧化鋼樣的磨損量

3 分析與討論

圖10是在同一載荷和負(fù)載時(shí)間下，經(jīng)過不同預(yù)腐蝕處理鋼樣的摩擦磨損形貌。對于3種鋼樣，較大的材料損失發(fā)生在磨損軌跡的中心部分，與圖8顯示的磨損痕跡輪廓相符。觀察圖10a和b可見未預(yù)腐蝕處理鋼樣的磨痕寬度較大且有明顯的犁溝和凹坑特征，是發(fā)生塑性變形的重要特征。犁溝的產(chǎn)生是因?yàn)槟デ蛟谀Σ吝^程中不斷產(chǎn)生熱能，磨屑會粘附在球面上形成微凸體造成應(yīng)力集中，微凸體在鋼樣表面往復(fù)摩擦的過程中硬化[21]，從而在鋼樣表面留下犁溝狀的磨損。凹坑的產(chǎn)生是因?yàn)殇摌硬粌H受到機(jī)械磨損，還受到海水腐蝕的作用，在摩擦腐蝕耦合作用的影響下會出現(xiàn)腐蝕凹坑[22]。

圖10   裸鋼樣和兩種預(yù)氧化鋼樣的摩擦磨損形貌

從圖10c可以看出Fe3O4層鋼樣的磨痕寬度較小，與上文圖10展現(xiàn)出的磨損量數(shù)據(jù)保持一致，同時(shí)磨痕表面及周圍光潔度都很高，說明Fe3O4氧化層具有一定的耐蝕性。由圖10d看出存在微切削的磨損，分析認(rèn)為磨損機(jī)制為粘著磨損，F(xiàn)e3O4作為氧化層，增加了摩擦粘著力，使得剪切力增大，對磨過程中鋼樣表面發(fā)生了層狀撕裂。脫落的Fe3O4膜轉(zhuǎn)移到Al2O3球上，沿著滑動(dòng)方向不斷碾壓鋼樣表面，鋼樣表面的微凸峰受到切削作用變?yōu)槟バ迹砻娲植诙冉档停@也是導(dǎo)致摩擦系數(shù)中后期出現(xiàn)幅值規(guī)律性波動(dòng)的原因。有學(xué)者報(bào)道了相似結(jié)論，因?yàn)殇摌颖砻嫜趸瘜拥某霈F(xiàn)而使磨損減小[23]。觀察圖10e和f發(fā)現(xiàn)γ-FeOOH層鋼樣磨損程度最大且磨痕存在明顯裂紋。這是因?yàn)榻?jīng)過預(yù)腐蝕處理后鋼樣表面形成微小裂紋，當(dāng)Al2O3球與鋼樣發(fā)生對磨時(shí)，微小裂紋會從表面沿與負(fù)載方向成一定夾角向鋼樣內(nèi)部擴(kuò)展延伸[24]。這也為O和Cl參與腐蝕擴(kuò)散提供了通道，環(huán)境溶質(zhì)中的Cl-經(jīng)擴(kuò)散作用滲透進(jìn)基體裂紋中，形成局部電位差，而電位差對電偶腐蝕的影響是首位的，大大促進(jìn)電化學(xué)腐蝕的發(fā)生[25]；同時(shí)水溶性O(shè)經(jīng)過微裂紋擴(kuò)散進(jìn)入基體，形成供氧差異腐蝕電池，進(jìn)一步加劇了腐蝕的發(fā)生[26]。所以在摩擦腐蝕的協(xié)同作用下γ-FeOOH層鋼樣磨損程度最大。值得注意的是犁溝特征并不明顯，這是因?yàn)?gamma;-FeOOH的剪切強(qiáng)度差，當(dāng)硬質(zhì)Al2O3球滑過時(shí)，γ-FeOOH層因?yàn)檎掣搅π『苋菀讋兟洌源罅康母g產(chǎn)物和磨屑會在在摩擦副的往復(fù)滑動(dòng)下再次進(jìn)入磨痕內(nèi)并逐步填充犁溝，減小了摩擦系數(shù)，該結(jié)論也符合圖9的摩擦系數(shù)曲線的變化趨勢。

4 結(jié)論

(1) 低溫鋼表面生成的Fe3O4氧化層具有良好的耐腐蝕性能，微觀組織致密，能為基體提供保護(hù)作用；γ-FeOOH由于組織疏松多孔，基本不具備鈍化性能，腐蝕行為及機(jī)理與裸鋼基本一致。

(2) Fe3O4氧化層鋼樣、未處理鋼樣、γ-FeOOH氧化層鋼樣的耐磨蝕性能依次降低。Fe3O4氧化層鋼樣的磨損量最低，耐磨性最好，磨痕輪廓深度和大小也是三者中最小的，磨損機(jī)理以粘著磨蝕為主；γ-FeOOH氧化層鋼樣則與之表現(xiàn)相反，雖然得益于γ-FeOOH的疏松結(jié)構(gòu)，摩擦系數(shù)最小，但是在摩擦腐蝕協(xié)同作用下磨損量最大；未處理鋼樣的耐磨蝕性能處于兩者之間，以磨粒磨損為主，且表面有更多的犁溝和凹坑。

(3) 針對低溫船舶用鋼實(shí)際使用條件，應(yīng)充分考慮表面銹層結(jié)構(gòu)。當(dāng)涂層由于冰載荷條件脫落后，鋼板應(yīng)具備較強(qiáng)的鈍化能力，以保證其具有優(yōu)秀的耐蝕性和耐磨性，滿足船舶安全使用要求。船舶設(shè)計(jì)過程中，也應(yīng)充分考慮鋼板鈍化能力，以便更優(yōu)預(yù)估其腐蝕余量，達(dá)到節(jié)能減碳目的。

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