雙(shuang)相不銹鋼(gang)的性能，尤其是耐在線亞洲日產一區二區:應力腐蝕破裂的性(xing)能與其鐵素體(ti)和奧氏體(ti)相的比例(li)有著(zhu)密切的關系，因此測量(liang)鐵素體(ti)的含量(liang)是在線亞洲日產一區二區:雙相不銹鋼研(yan)制和生產中不可(ke)缺少的(de)工作。金相(xiang)測定(ding)(ding)法(fa)是(shi)測定(ding)(ding)鐵素(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)一種常用方法(fa)，因此準確顯示雙相(xiang)不銹鋼的(de)顯微組織是(shi)精確測定(ding)(ding)鐵素(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)的(de)前提。
1. 雙相不銹鋼的常規侵蝕方法
雙相不銹鋼最常用的顯微組織顯現方法是根據GB/T 6401-1986《鐵素體奧氏體型雙相不銹鋼中α-相面積含量金相測定法》里推薦的。第一種是熱的（60~90℃)或煮沸的堿性鐵氰化鉀溶液（10~15g鐵氰化鉀＋10~30g氫氧化鉀或7~20g氫氧化鈉＋100mL水），需要浸泡數分鐘。其腐蝕形貌如圖2.1所示。這種方法存在著侵蝕時間長，每次使用需要新配制溶液，需要加熱，有時在應用圖像分析系統測定相含量時對比度不夠大等缺點。第二種為氯化鐵鹽酸乙醇水溶液（5g氯化鐵＋100ml,液鹽酸＋100ml,乙醇＋100ml,水），試樣先在室溫侵蝕，而后需要加熱至500~600℃,待侵蝕面變黃停止。這種方法需要加熱溫度太高，具體操作煩瑣，可行性不強。
采用(yong)偏重亞硫酸鉀、氯化銅、鹽(yan)酸水(shui)(shui)溶(rong)液(ye)可以將(jiang)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)染成(cheng)(cheng)紅棕色(se)(se)或(huo)藍(lan)色(se)(se)，而奧氏體(ti)(ti)則(ze)為(wei)白亮色(se)(se)。這種(zhong)方(fang)法(fa)具(ju)有制樣(yang)不需(xu)加(jia)熱、侵(qin)蝕(shi)時間(jian)短、容易掌握、操作簡便且(qie)相(xiang)(xiang)(xiang)邊界清晰、色(se)(se)彩鮮艷、對(dui)比度大、易于(yu)分析(xi)不同相(xiang)(xiang)(xiang)等優點。通常鐵(tie)(tie)索(suo)體(ti)(ti)奧氏體(ti)(ti)型雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼形成(cheng)(cheng)陽(yang)(yang)極電化學(xue)沉(chen)積膜(mo)(mo)的(de)(de)一個合適的(de)(de)成(cheng)(cheng)分配(pei)比為(wei)：偏重亞硫酸鉀（1g)+鹽(yan)酸（20mL)+氯化銅（0.2~0.5g)+水(shui)(shui)（100mL).由于(yu)試(shi)樣(yang)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)差異及(ji)氣溫(wen)的(de)(de)變(bian)(bian)化，陽(yang)(yang)極沉(chen)積膜(mo)(mo)的(de)(de)生(sheng)成(cheng)(cheng)速度會發生(sheng)變(bian)(bian)化，實際工作中(zhong)可以適當調整溶(rong)液(ye)配(pei)比來(lai)控(kong)制雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼陽(yang)(yang)極成(cheng)(cheng)膜(mo)(mo)的(de)(de)速度，以達(da)到理想(xiang)的(de)(de)浸染效果(guo)。試(shi)劑的(de)(de)配(pei)制最好(hao)在(zai)室溫(wen)下(xia)，將(jiang)20mL鹽(yan)酸加(jia)入100mL水(shui)(shui)中(zhong)，再(zai)加(jia)入1g偏重亞硫酸鉀，用(yong)玻璃棒攪拌直至完全溶(rong)解，再(zai)加(jia)入氯化銅，溶(rong)解后放置片刻便可使用(yong)。試(shi)樣(yang)的(de)(de)磨制和拋光(guang)與通常制備金(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)試(shi)樣(yang)的(de)(de)方(fang)法(fa)基本相(xiang)(xiang)(xiang)同，只是(shi)注(zhu)意在(zai)侵(qin)蝕(shi)前(qian)要(yao)把試(shi)樣(yang)表面的(de)(de)油污等雜(za)質清除干凈，去掉制樣(yang)過(guo)程中(zhong)使用(yong)的(de)(de)金(jin)屬夾持器。試(shi)樣(yang)在(zai)室溫(wen)下(xia)侵(qin)蝕(shi)15~30s即(ji)可。由于(yu)試(shi)樣(yang)化學(xue)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)差異和環境(jing)溫(wen)度的(de)(de)變(bian)(bian)化，需(xu)要(yao)適當調整試(shi)劑的(de)(de)濃度和侵(qin)蝕(shi)時間(jian)，以侵(qin)蝕(shi)的(de)(de)試(shi)樣(yang)肉眼觀察其表面呈現橙黃(huang)色(se)(se)即(ji)可。然(ran)后用(yong)自來(lai)水(shui)(shui)沖洗干凈，用(yong)濾紙吸干試(shi)樣(yang)表面的(de)(de)水(shui)(shui)膜(mo)(mo)，再(zai)用(yong)電吹(chui)風將(jiang)試(shi)樣(yang)吹(chui)干。具(ju)體(ti)(ti)腐(fu)蝕(shi)形貌(mao)如圖(tu)2.2所(suo)示。
這種方法的原理如下：鐵素體和奧氏體可以形成一個電化學的雙電極體系，鐵素體和奧氏體兩相相當于兩個不同的單電極，將這樣一個具有雙電極的金相試樣浸入偏重亞硫酸鉀、氯化銅、鹽酸水溶液中，鐵素體、奧氏體兩個電極將建立相應的穩定電位Eγ和Eα,Eγ>Eα(α為陽極相，γ為陰極相）。對于奧氏體電極而言，相當于附加了一個較負的外電勢，而對于鐵素體電極則相當于附加了一個較正的外電勢。附加外電勢的存在，導致了鐵素體、奧氏體電極體系中產生附加的外電流。而這種方法的缺點是在侵蝕的過程中會產生有害物質SO2、H2S,因此需要格外注意通風條件。進一步實驗發現，氯化銅試劑可以省去，將配方改為偏重亞硫酸鉀（1g)+鹽酸（15mL)+水（100mL)依然可以得到較為清晰的雙相不銹鋼腐蝕形貌。如圖2.3所示。
2. 雙相(xiang)不銹鋼(gang)的電化學侵蝕方法
電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)極(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)方(fang)法是根據雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在實(shi)(shi)驗(yan)溶(rong)液中(zhong)腐(fu)蝕(shi)(shi)速率的(de)(de)差別，將(jiang)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)兩相(xiang)進(jin)行區分的(de)(de)一種手段，相(xiang)對(dui)于(yu)常規侵(qin)蝕(shi)(shi)的(de)(de)方(fang)法，電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)侵(qin)蝕(shi)(shi)具有腐(fu)蝕(shi)(shi)均勻、侵(qin)蝕(shi)(shi)所(suo)(suo)需時間短、腐(fu)蝕(shi)(shi)形貌清晰明了等特點(dian)。實(shi)(shi)驗(yan)步(bu)驟如下：首先，將(jiang)試樣背(bei)面與導(dao)線(xian)相(xiang)連，并用(yong)環氧(yang)樹脂將(jiang)試樣封樣，只(zhi)留帶(dai)侵(qin)蝕(shi)(shi)面；其次，配置2mol/L的(de)(de)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈉溶(rong)液；再次，將(jiang)試樣、參比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)（飽和甘汞電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)）、輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)（鉑(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)）分別與電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)工作站的(de)(de)工作接線(xian)、參比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)接線(xian)、輔助(zhu)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)接線(xian)相(xiang)連，并置于(yu)配置好(hao)的(de)(de)氫(qing)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈉溶(rong)液中(zhong)，采用(yong)恒(heng)電(dian)(dian)(dian)(dian)位極(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)方(fang)法，選擇＋2V(相(xiang)對(dui)于(yu)參比電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)(ji)）的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)位，極(ji)(ji)(ji)化(hua)(hua)(hua)10~20s;最(zui)后(hou)，將(jiang)試樣拿(na)出后(hou)清洗吹干用(yong)于(yu)觀察。其腐(fu)蝕(shi)(shi)形貌如圖(tu)2.4所(suo)(suo)示(shi)。其缺點(dian)是預先的(de)(de)制樣過程所(suo)(suo)需時間較(jiao)長，較(jiao)為(wei)煩瑣。
3. 雙相不銹(xiu)鋼的優先腐蝕行(xing)為(wei)
2205雙相不銹鋼由鐵素體相和奧氏體相兩相組成，兼具鐵素體不銹鋼的強度和奧氏體不銹鋼的韌性，具有優良且獨特的力學性能，并且耐氯離子腐蝕，是一種優質的很有發展空間的鋼材。然而也正是由于2205雙相不銹鋼的特殊結構，導致其在具備以上優良性能的同時，由于鐵素體相與奧氏體相不同的晶體結構和化學組成，導致兩相耐蝕性能存在差異。這種特殊的差異性會導致兩相中的一相發生優先腐蝕，成為腐蝕脆弱區，導致雙相不銹鋼開裂破壞。因此，研究雙相不銹鋼的優先腐蝕行為以及單一相的耐蝕性能具有十分重要的意義。
在此之前，已經有少量對雙相不銹鋼優先腐蝕行為的研究，主要是通過改變腐蝕介質的種類以及腐蝕介質的濃度來控制雙相不銹鋼兩相的腐蝕速率。根據優先腐蝕相的不同，可分為三類：鐵素體相優先腐蝕、奧氏體相優先腐蝕、兩相均勻腐蝕。本書主要研究不同固溶溫度（1000℃、1050℃、1100℃、1150℃)下2205雙相不銹鋼在1.5mol/L HNO3+2mol/L NaCl溶液（硝酸體系）與2mol/L H2SO4+0.5mol/L HCl(硫酸體系）溶液中的優選腐蝕及耐蝕性能，并在此基礎上在兩種腐蝕介質中分別制備具有鐵素體單－相和奧氏體單－相的2205雙相不銹鋼，研究其單一相的耐蝕性能及滲氫行為，進而更好地了解微觀組織對2205雙相不銹鋼的腐蝕行為和氫脆敏感性的影響。
a. 雙(shuang)相不銹鋼在硝酸(suan)體系中的侵蝕
圖2.5為(wei)不(bu)同(tong)固溶溫度(du)下(xia)2205雙相不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)(zai)硝(xiao)酸(suan)體系中(zhong)的(de)極(ji)化(hua)(hua)曲線，由(you)于硝(xiao)酸(suan)是強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)性酸(suan)，因(yin)此，在(zai)(zai)硝(xiao)酸(suan)體系中(zhong)存在(zai)(zai)明(ming)顯的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)現象。2205雙相不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)(zai)硝(xiao)酸(suan)體系中(zhong)的(de)極(ji)化(hua)(hua)曲線由(you)陰(yin)極(ji)區、活化(hua)(hua)區、鈍(dun)化(hua)(hua)過渡區、鈍(dun)化(hua)(hua)區、過鈍(dun)化(hua)(hua)區五個部(bu)分組成。不(bu)同(tong)熱處理溫度(du)下(xia)的(de)極(ji)化(hua)(hua)曲線表(biao)現出(chu)相似的(de)形狀，其鈍(dun)化(hua)(hua)區的(de)寬度(du)相差不(bu)多，自(zi)(zi)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)和自(zi)(zi)腐(fu)蝕(shi)電(dian)流的(de)大(da)小比(bi)較接近，均為(wei)一個數量(liang)級(ji)。其具體擬合(he)值如(ru)表(biao)2.1所列。
表2.1中：Ecorr表示自腐蝕電位；Icorr表示自腐蝕電流；Etp表示過鈍化電位；Ip表示維鈍電流；Epp表示致鈍電位。比較各固溶溫度試樣的自腐蝕電位，數值相差不多，自腐蝕電位用來表征材料的耐蝕傾向，而自腐蝕電流則可反應材料的腐蝕速率。比較各固溶溫度下試樣的自腐蝕電流，均為同一數量級，自腐蝕電流隨著固溶溫度的升高先降低后升高，在1050℃時達到最小值1.5×10-4A/c㎡,因此，當固溶溫度為1050℃時，試樣在硝酸體系中的耐蝕性能最好，固溶溫度升高或者降低均會導致耐蝕性能略微變差。比較各固溶溫度下試樣的鈍化區間可知，各固溶溫度下試樣在硝酸體系中的鈍化區間相差很小。維鈍電流的大小則可反映出材料表面鈍化膜的穩定性，維鈍電流越小，表明鈍化膜性能越好，從表2.1中可以看出，隨著固溶溫度的升高，維鈍電流先降低后升高，在1050℃時達到最小值1.5×10-4A/c㎡,因此，當固溶溫度為1050℃時，試樣表面的鈍化膜最穩定，固溶溫度升高或者降低均會導致鈍化膜性能略微變差。綜上所述，當固溶溫度為1050℃時，2205雙相不銹鋼在硝酸體系中的耐蝕性能和鈍化膜穩定性能均為最佳，隨著固溶溫度的升高或者降低，其耐蝕性能和鈍化膜穩定性都會略微變差。
結合圖(tu)(tu)(tu)(tu)2.5和(he)表2.1可知，所有固(gu)溶溫度下的(de)試樣(yang)在(zai)硝酸體(ti)(ti)(ti)(ti)系中(zhong)的(de)活化鈍化峰(feng)(feng)只有一個，這個峰(feng)(feng)值(zhi)對應的(de)電位(wei)(wei)(wei)就是致鈍電位(wei)(wei)(wei)。其數值(zhi)相(xiang)差很(hen)小(xiao)，在(zai)-0.27V附近，在(zai)此電位(wei)(wei)(wei)下，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)與鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)的(de)耐(nai)蝕性(xing)相(xiang)差最(zui)大(da)。圖(tu)(tu)(tu)(tu)2.6為(wei)2205雙相(xiang)不銹鋼在(zai)恒電位(wei)(wei)(wei)-0.27V極(ji)化后的(de)能譜圖(tu)(tu)(tu)(tu)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)Cr元素(su)和(he)Mo元素(su)含量(liang)高(gao)(gao)，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)Ni元素(su)含量(liang)高(gao)(gao)，由圖(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)可以看出(chu)，突出(chu)相(xiang)中(zhong)Cr和(he)Mo含量(liang)高(gao)(gao)于凹(ao)(ao)陷相(xiang)，而Ni元素(su)含量(liang)低于凹(ao)(ao)陷相(xiang)，因此，突出(chu)相(xiang)為(wei)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)，凹(ao)(ao)陷相(xiang)為(wei)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)的(de)腐蝕速率較鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)高(gao)(gao)，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)優先腐蝕。
b. 雙相不銹鋼在硫酸(suan)體系中的侵蝕
圖2.7為不(bu)同固溶溫(wen)度下2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在硫酸(suan)(suan)系(xi)中(zhong)的(de)極(ji)化(hua)曲線(xian)，由(you)于硫酸(suan)(suan)同硝酸(suan)(suan)一樣也是強氧(yang)化(hua)性酸(suan)(suan)，因此，在硫酸(suan)(suan)體系(xi)中(zhong)同樣存在明顯的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)現象。2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在硫酸(suan)(suan)體系(xi)中(zhong)的(de)極(ji)化(hua)曲線(xian)由(you)陰極(ji)區(qu)、活化(hua)區(qu)、鈍(dun)(dun)化(hua)過(guo)渡區(qu)、鈍(dun)(dun)化(hua)區(qu)、過(guo)鈍(dun)(dun)化(hua)區(qu)五個部(bu)分組成。不(bu)同固溶溫(wen)度下的(de)極(ji)化(hua)曲線(xian)表現出相(xiang)似的(de)形狀，其(qi)鈍(dun)(dun)化(hua)區(qu)的(de)寬度相(xiang)差很小(xiao)(xiao)，自腐蝕電位和自腐蝕電流(liu)的(de)大(da)小(xiao)(xiao)比較接近，均為一個數量級。其(qi)具體擬合值如表2.2所列。
表2.2中：Ecorr表示自腐蝕電位；Icorr表示自腐蝕電流；Ep表示過鈍化電位；Ip表示維鈍電流；Epp表致鈍電位。比較各固溶溫度試樣的自腐蝕電位，1150℃時自腐蝕電位最高，而自腐蝕電位只是用來表征材料的耐蝕傾向，而自腐蝕電流則可反應材料的實際腐蝕速率。比較各固溶溫度下試樣的自腐蝕電流，均為同一數量級，自腐蝕電流隨著固溶溫度的升高先降低后升高，在1050℃時達到最小值2.38×10-5A/c㎡,因此，當固溶溫度為．1050℃時，試樣在硫酸體系中的耐蝕性能最好，固溶溫度升高或者降低均會導致耐蝕性能略微變差。比較各固溶溫度下試樣的鈍化區間可知，各固溶溫度下試樣在硫酸體系中的鈍化區間相差很小。維鈍電流的大小則可反映出材料表面鈍化膜的穩定性，維鈍電流越小，表明鈍化膜性能越好，從表中可以看出，當固溶溫度較低時，維鈍電流較小，1000℃與1050℃時的維鈍電流同時達到最小值1.3×10-4A/c㎡,隨著固溶溫度的升高，維鈍電流升高，1150℃時維鈍電流達到最大值2.1×10-4A/c㎡.因此，當固溶溫度為1000℃和1050℃時，試樣表面的鈍化膜最穩定，固溶溫度升高會導致鈍化膜性能略微變差。綜上所述，當固溶溫度為1050℃時，2205雙相不銹鋼在硝酸體系中的耐蝕性能和鈍化膜穩定性能均為最佳，這與硝酸體系的結果是一致的。
結合圖2.7和表2.2可知，與硝酸體系不同，所有固溶溫度下的試樣在硫酸體系中的活化鈍化峰均有兩個（Epp1、Epp2)，不同固溶溫度試樣的峰值對應的電位相差很小，分別在－0.305V和－0.26V附近，這兩個峰對應的電位均為鐵素體相與奧氏體相腐蝕速率差值最大的電位。
圖2.8為2205雙相(xiang)不銹(xiu)鋼在恒電(dian)位-0.305V下(xia)極化后的能(neng)譜圖 從圖中(zhong)可以(yi)看出(chu)，突出(chu)相(xiang)中(zhong)鉻元(yuan)素(su)和鉬元(yuan)素(su)含量較凹陷相(xiang)低，而鎳(nie)元(yuan)素(su)含量較凹陷相(xiang)高，因(yin)此(ci)，突出(chu)相(xiang)為奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)，凹陷相(xiang)為鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)，在此(ci)電(dian)位下(xia)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)腐蝕速率較奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)快，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)優(you)先腐蝕。
圖(tu)2.9為(wei)(wei)2205雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼在(zai)恒電(dian)(dian)位-0.26V下(xia)極化后的能譜圖(tu)，突出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鉻元(yuan)素(su)(su)和鉬(mu)元(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)較凹陷(xian)(xian)相(xiang)(xiang)(xiang)高(gao)，鎳元(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)較凹陷(xian)(xian)相(xiang)(xiang)(xiang)低，因此，突出(chu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)，凹陷(xian)(xian)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)，在(zai)此電(dian)(dian)位下(xia)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)腐(fu)(fu)蝕速(su)率較鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)快，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)發(fa)生(sheng)優先(xian)腐(fu)(fu)蝕。綜上(shang)所述(shu)，在(zai)硫酸(suan)體系中(zhong)，對應(ying)電(dian)(dian)位值(zhi)較高(gao)的活(huo)(huo)化鈍化峰(feng)為(wei)(wei)奧氏體峰(feng)，此時(shi)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)發(fa)生(sheng)優先(xian)腐(fu)(fu)蝕，而對應(ying)電(dian)(dian)位值(zhi)較低的活(huo)(huo)化鈍化峰(feng)為(wei)(wei)鐵素(su)(su)體峰(feng)，此時(shi)鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)發(fa)生(sheng)優先(xian)腐(fu)(fu)蝕。
