1. 動電位(wei)極化曲線分析
不同固溶處理后的2205雙相不(bu)銹鋼(gang)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。
從圖(tu)5.8中可以看(kan)出(chu)，隨著(zhu)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)，不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電位下降(jiang)。并且(qie)可以看(kan)出(chu)，當(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)從20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至45℃時，不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電位下降(jiang)的(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)較為(wei)平緩(huan)；當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)進一步升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電位急劇下降(jiang)，而1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電位下降(jiang)趨勢(shi)依然平緩(huan)，這說明隨著(zhu)溶(rong)(rong)液溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)，1050℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)敏感性較低(di)，且(qie)鈍化(hua)膜更加穩定(ding)。
從(cong)(cong)(cong)(cong)表5.3中也可以(yi)(yi)看出，對(dui)于950℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)(cong)1.0784V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.50873V;對(dui)于1000℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)(cong)1.084V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.51305V;對(dui)于1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)(dang)(dang)3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)(cong)1.1348V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.24171V;對(dui)于1100℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)(cong)1.1255V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.62659V;對(dui)于1150/30min℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)(cong)1.073V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.42143V.綜上所述可以(yi)(yi)看出，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)較(jiao)(jiao)高，以(yi)(yi)及點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)隨著(zhu)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)溫(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高而(er)(er)下降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)幅(fu)值較(jiao)(jiao)低，說(shuo)明(ming)其(qi)1050℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)敏感(gan)性較(jiao)(jiao)低。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)(wei)低，耐點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性能有所下降(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固(gu)溶處理的(de)2205雙(shuang)相不銹鋼在20℃3.5%NaCl溶液中極(ji)化后的(de)點蝕形貌如圖5.9所示。圖中淡色(se)部(bu)分為(wei)奧(ao)氏體，深色(se)部(bu)分為(wei)鐵(tie)素(su)體，黑色(se)部(bu)分為(wei)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)不(bu)銹鋼中(zhong)含(han)有較(jiao)高(gao)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr和Mo,在(zai)(zai)(zai)(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)介(jie)質中(zhong)其表面會生成一層鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)保護基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。由(you)于CI-對鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)存在(zai)(zai)(zai)(zai)破壞性(xing)(xing)，甚(shen)至通過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙(xi)，與基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)金(jin)屬接(jie)觸，使(shi)得基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)發生溶解。鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)能(neng)夠(gou)反映其對金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)保護程(cheng)度(du)，而點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)能(neng)夠(gou)反映鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)。通常情況下(xia)，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)越高(gao)，金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)越好。由(you)第3章可知，當(dang)固(gu)(gu)溶處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)為(wei)1050℃時，2205雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)與奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)之比(bi)(bi)約為(wei)1:1,且鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)布較(jiao)均(jun)勻，Cr和Mo在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)分(fen)(fen)布和N在(zai)(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)分(fen)(fen)布較(jiao)均(jun)勻，整體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)當(dang)量(liang)(liang)較(jiao)高(gao)，表現出較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)。當(dang)固(gu)(gu)溶處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)為(wei)950℃時，大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)(xiang)會沿(yan)著鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶界(jie)析(xi)出，而σ相(xiang)(xiang)是一種硬(ying)脆相(xiang)(xiang)，其周圍會存在(zai)(zai)(zai)(zai)貧鉻(ge)區，它的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)顯(xian)著降低(di)材料的(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)，且σ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出使(shi)其存在(zai)(zai)(zai)(zai)區域的(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)薄弱，使(shi)得點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)較(jiao)低(di)，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)更容易發生。當(dang)固(gu)(gu)溶處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)升高(gao)至1150℃時，基體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)百(bai)分(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)59%,而奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)百(bai)分(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)41%,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)過多(duo)，導(dao)致鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)當(dang)量(liang)(liang)下(xia)降，造(zao)成耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)能(neng)下(xia)降。
2. 交流阻抗測試分析
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(de)(de)等效電(dian)路(lu)，利用(yong)軟件ZSimpWin進行阻(zu)(zu)抗的(de)(de)擬合，得到(dao)如(ru)圖5.12所示(shi)的(de)(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻(zu)(zu)曲(qu)線(xian)(xian)圖和(he)如(ru)圖5.13所示(shi)的(de)(de)鈍(dun)化膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)曲(qu)線(xian)(xian)圖。電(dian)荷轉移電(dian)阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗值(zhi)和(he)鈍(dun)化膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)如(ru)表5.4所列。
從圖5.12中可以(yi)看(kan)出(chu)，隨著3.5%NaCl溶液(ye)溫度(du)的(de)升高，不同固溶處理的(de)雙相(xiang)不銹鋼的(de)電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應的(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻(zu)降(jiang)低，電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應的(de)阻(zu)力(li)下(xia)降(jiang)，電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應變快。耐蝕性能下(xia)降(jiang)。
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(cong)表5.4中可以(yi)看出；不銹鋼(gang)(gang)的(de)電化學反(fan)應的(de)電荷轉移電阻阻抗(kang)值遠小(xiao)于不銹鋼(gang)(gang)的(de)鈍化膜阻抗(kang)值，說明(ming)雙(shuang)相不銹鋼(gang)(gang)在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的(de)耐蝕(shi)性主要是由其表面(mian)的(de)鈍化膜的(de)穩定性決定。
從圖(tu)5.12和(he)圖(tu)5.13中可以(yi)看出，1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)和(he)電(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗值(zhi)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高，說(shuo)明1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)穩定，電(dian)(dian)化(hua)學反應阻(zu)(zu)力較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高，腐(fu)蝕(shi)速(su)率較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)慢，耐蝕(shi)性能(neng)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)好。而(er)950℃固(gu)(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)試(shi)樣中存(cun)在較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)多σ相(xiang)，降低(di)了表(biao)面的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜的(de)(de)(de)穩定性，表(biao)現出較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)鈍化(hua)膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)；同時在其周圍存(cun)在貧鉻區，加速(su)了腐(fu)蝕(shi)，表(biao)現出較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)值(zhi)。對于1150℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)試(shi)樣，其組(zu)織(zhi)中含(han)有過量的(de)(de)(de)鐵(tie)素體，導致(zhi)耐點蝕(shi)當量降低(di)，點蝕(shi)電(dian)(dian)位較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位低(di)。
以(yi)上(shang)結果(guo)表(biao)明(ming)，阻抗測(ce)試(shi)結果(guo)與極化曲線(xian)測(ce)試(shi)得(de)到的結果(guo)是(shi)一致的，二者都(dou)說明(ming)1050℃/30min固溶處理的試(shi)樣的耐點蝕性能較好。
