1. 動(dong)電位(wei)極化曲線(xian)分析
不同固溶處理后的2205雙相不(bu)銹鋼在不同溫度的3.5%NaCl溶液中的極化曲線如圖5.7所示。
從圖5.7中可以看出，不同固溶處理的2205雙相不銹鋼在20℃、30℃、45℃的3.5%NaCI溶液中都存在一定范圍的鈍化區，且彼此的鈍化區間相差不大。但是，當3.5%NaCl溶液的溫度提升至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min 固溶處理的雙相不銹鋼的鈍化范圍與1050℃/30min 固溶處理的雙相不銹鋼的鈍化范圍相比，其明顯變窄。這說明隨著溶液溫度的升高，1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的鈍化(hua)膜更加穩定。
根據GB 4334.9-1984,當腐蝕電流密度達到0.1mA/c㎡時，此時曲線上所對應的電位值就是點(dian)蝕電位。結合GB 4334.9-1984和圖5.7,得到不同固溶處理的2205雙相不銹鋼在不同溫度的3.5%NaCl溶液中的點蝕電位，如圖5.8和表5.3所示。
從(cong)圖5.8中可(ke)以(yi)看出(chu)(chu)，隨(sui)著3.5%NaCl溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高，不(bu)(bu)同固溶(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)下(xia)降(jiang)。并(bing)且(qie)可(ke)以(yi)看出(chu)(chu)，當(dang)溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高至(zhi)45℃時，不(bu)(bu)同固溶(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)(de)趨勢較為(wei)平緩；當(dang)3.5%NaCl溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫度(du)進(jin)一步升(sheng)高至(zhi)60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固溶(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)急(ji)劇(ju)下(xia)降(jiang)，而(er)1050℃/30min固溶(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)下(xia)降(jiang)趨勢依(yi)然平緩，這說明隨(sui)著溶(rong)液溫度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高，1050℃/30min 固溶(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)敏感(gan)性較低，且(qie)鈍化膜更加穩定。
從(cong)表5.3中也可以(yi)看(kan)出，對于950℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)(er)(er)言(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)溫(wen)度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位從(cong)1.0784V下(xia)降至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)0.56967V,降幅(fu)(fu)為(wei)0.50873V;對于1000℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)(er)(er)言(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)溫(wen)度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位從(cong)1.084V下(xia)降至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)0.57095V,降幅(fu)(fu)為(wei)0.51305V;對于1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)(er)(er)言(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)溫(wen)度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位從(cong)1.1348V下(xia)降至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)0.89279V,降幅(fu)(fu)為(wei)0.24171V;對于1100℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)(er)(er)言(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)溫(wen)度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位從(cong)1.1255V下(xia)降至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)0.49891V,降幅(fu)(fu)為(wei)0.62659V;對于1150/30min℃固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)(er)(er)言(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)的(de)溫(wen)度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其點蝕(shi)電(dian)(dian)位從(cong)1.073V下(xia)降至(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)0.65157V,降幅(fu)(fu)為(wei)0.42143V.綜上所(suo)述可以(yi)看(kan)出，1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位較高(gao)(gao)(gao)，以(yi)及點蝕(shi)電(dian)(dian)位隨著溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)(ye)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)(gao)(gao)而(er)(er)(er)(er)下(xia)降的(de)幅(fu)(fu)值較低，說明其1050℃固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)點蝕(shi)敏(min)感性較低。而(er)(er)(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位都比1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位低，耐點蝕(shi)性能有所(suo)下(xia)降。
1050℃/30min固溶(rong)處理的(de)2205雙相不(bu)銹鋼在20℃3.5%NaCl溶(rong)液(ye)中極化后的(de)點蝕形貌如圖(tu)(tu)5.9所示(shi)。圖(tu)(tu)中淡色部分為奧氏體，深色部分為鐵素體，黑色部分為點蝕坑。
從圖5.9中可以看，點蝕易發生于鐵素體和鐵素體－奧氏體晶界處，并且點蝕易向鐵素體中發展。在雙相不銹鋼中，Cr、Mo、N是主要的耐點蝕元素，鐵素體含有更多量的Cr和Mo;而奧氏體還有更多的Ni和Mn,并且N元素富集于奧氏體相中，提高局部腐蝕抗力。雙相不銹鋼的耐點蝕當量值可由“PREN=％Cr+3.3×%Mo+16×%N”計算得到，耐點蝕當量值越高，雙相不銹鋼的耐點蝕能力越強。隨著固溶處理的溫度的升高，鐵素體的含量逐漸增加，而奧氏體的含量不斷減少，造成鐵素體中的Cr、Mo被稀釋，導致鐵素體的耐點蝕當量逐漸降低；而隨著固溶處理溫度的升高，奧氏體的含量降低，造成奧氏體中的N濃度升高，奧氏體耐點蝕當量逐漸升高。
雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼中(zhong)含(han)(han)有較(jiao)高含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr和Mo,在(zai)氧化性(xing)(xing)介(jie)質中(zhong)其(qi)(qi)表面會(hui)生成一層鈍(dun)(dun)(dun)化膜(mo)(mo)保護基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)。由于CI-對鈍(dun)(dun)(dun)化膜(mo)(mo)存(cun)在(zai)破壞性(xing)(xing)，甚至(zhi)通過鈍(dun)(dun)(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙，與(yu)基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)接觸，使得基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)發生溶解。鈍(dun)(dun)(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)能(neng)夠反映其(qi)(qi)對金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護程度(du)，而點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位能(neng)夠反映鈍(dun)(dun)(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)。通常情況下，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位越高，金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)越好。由第3章可知(zhi)，當(dang)固(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)為1050℃時(shi)(shi)，2205雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)之比約為1:1,且鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)較(jiao)均勻，Cr和Mo在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)和N在(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)布(bu)(bu)(bu)較(jiao)均勻，整體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)高，表現出較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。當(dang)固(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)為950℃時(shi)(shi)，大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)會(hui)沿著(zhu)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)界析出，而σ相(xiang)(xiang)(xiang)是一種(zhong)硬脆相(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)(qi)周(zhou)圍會(hui)存(cun)在(zai)貧(pin)鉻區(qu)，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)顯著(zhu)降(jiang)(jiang)低(di)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)，且σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出使其(qi)(qi)存(cun)在(zai)區(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)化膜(mo)(mo)薄弱，使得點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位較(jiao)低(di)，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)更容易發生。當(dang)固(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)升高至(zhi)1150℃時(shi)(shi)，基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)分(fen)(fen)比為59%,而奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)百(bai)(bai)分(fen)(fen)比為41%,鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)過多，導致(zhi)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)下降(jiang)(jiang)，造成耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)下降(jiang)(jiang)。
2. 交流阻抗測試分(fen)析
不同固溶處理的2205雙相不銹鋼在不同溫度的3.5%NaCl溶液中的Nyquist圖如圖5.10所示。從圖5.10中可以看出，在不同溫度的3.5%NaCl溶液中的不同固溶處理的雙相不銹鋼的Nyquist圖中的高頻和低頻處，都存在一個容抗弧，說明雙相不銹鋼表面存在一層鈍化膜。所以該電化學過程中，存在兩個時間常數。并且，曹楚南的電化學阻抗譜分析也認為，不銹鋼鈍化過程存在兩個時間常數，這與本實驗所測數據是一致的。而本實驗的電化學阻抗測試是在雙相不銹鋼自鈍化狀態下進行的，而雙相不銹鋼在自腐蝕電位下形成的表面鈍化膜是存在缺陷的，材料表面由于缺陷的存在而暴露于電解質溶液中，所以采用如圖5.11所示的等效電路（其中，R1為溶液電阻；R2為電荷轉移電阻；R3為鈍化膜電阻；Cdl為雙電層電容；Cf為鈍化膜膜電容）。
根據圖5.11的等效電路，利用軟(ruan)件(jian)ZSimpWin進行阻(zu)抗(kang)的擬合，得到如(ru)(ru)圖5.12所示的電荷轉移電阻(zu)曲(qu)線圖和如(ru)(ru)圖5.13所示的鈍化膜(mo)阻(zu)抗(kang)值(zhi)曲(qu)線圖。電荷轉移電阻(zu)阻(zu)抗(kang)值(zhi)和鈍化膜(mo)阻(zu)抗(kang)值(zhi)如(ru)(ru)表(biao)5.4所列(lie)。
從圖(tu)5.12中可以看出，隨(sui)著3.5%NaCl溶液(ye)溫度的升高，不同固溶處理的雙相(xiang)不銹鋼的電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反應的電(dian)(dian)荷(he)轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻降低，電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反應的阻力下降，電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反應變快。耐蝕性能下降。
從圖5.13中可以看出，隨著3.5%NaCl溶液溫度的升高，不同固溶處理的雙相不銹鋼的鈍化膜阻抗值下降，鈍化膜穩定性變差，雙相不銹鋼的耐點蝕性能下降。一方面，O2在溶液中的溶解度隨著溫度的升高而降低，當NaCI溶液的溫度升高時，溶液中含氧量降低，導致雙相不銹鋼表面鈍化膜形成所需的O元素下降，降低鈍化膜形成的可能性；另一方面，隨著溶液溫度的升高，鈍化膜的溶解速度升高，導致雙相不銹鋼的耐點蝕性能下降。
從表5.4中可以看出(chu)；不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)電(dian)化(hua)學反應(ying)的(de)電(dian)荷轉移(yi)電(dian)阻阻抗值遠小于不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)阻抗值，說明雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的(de)耐蝕性主要是由其表面的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)穩(wen)定性決定。
從圖5.12和(he)圖5.13中可以看(kan)出，1050℃/30min固(gu)(gu)溶處(chu)理的(de)(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜阻抗值(zhi)和(he)電(dian)(dian)荷轉移(yi)(yi)電(dian)(dian)阻阻抗值(zhi)較(jiao)高(gao)，說(shuo)明1050℃/30min固(gu)(gu)溶處(chu)理的(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜較(jiao)穩(wen)定，電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反應阻力較(jiao)高(gao)，腐蝕(shi)速率較(jiao)慢，耐(nai)蝕(shi)性能(neng)較(jiao)好。而950℃固(gu)(gu)溶處(chu)理的(de)(de)試(shi)樣中存(cun)在較(jiao)多σ相(xiang)，降低了(le)表面的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)穩(wen)定性，表現出較(jiao)低的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜阻抗值(zhi)；同(tong)時在其周圍存(cun)在貧鉻區，加速了(le)腐蝕(shi)，表現出較(jiao)低的(de)(de)電(dian)(dian)荷轉移(yi)(yi)電(dian)(dian)阻值(zhi)。對(dui)于1150℃/30min 固(gu)(gu)溶處(chu)理的(de)(de)試(shi)樣，其組(zu)織中含有過量(liang)的(de)(de)鐵素(su)體，導致(zhi)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)當(dang)量(liang)降低，點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位較(jiao)1050℃/30min固(gu)(gu)溶處(chu)理的(de)(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位低。
以上結果表明(ming)，阻抗測試結果與極(ji)化曲線測試得到(dao)的結果是一致的，二者都說明(ming)1050℃/30min固溶處理(li)的試樣的耐點蝕性能較(jiao)好(hao)。
