1. 動電位極(ji)化曲(qu)線分(fen)析
不同固溶處理后的2205雙相(xiang)不銹鋼在不同溫度的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(gang)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(dun)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5.8中(zhong)可以(yi)看(kan)出，隨著3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高，不(bu)同(tong)固(gu)溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位下(xia)降(jiang)(jiang)。并且(qie)可以(yi)看(kan)出，當溫(wen)度(du)從20℃升(sheng)高至45℃時，不(bu)同(tong)固(gu)溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位下(xia)降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)趨(qu)勢較為平緩；當3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)進一步(bu)升(sheng)高至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位急劇下(xia)降(jiang)(jiang)，而1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位下(xia)降(jiang)(jiang)趨(qu)勢依然平緩，這說明隨著溶(rong)(rong)液(ye)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高，1050℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)敏(min)感性較低，且(qie)鈍化膜(mo)更加穩定(ding)。
從(cong)表(biao)5.3中(zhong)也可(ke)以看出(chu)，對(dui)(dui)于950℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)高至60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)從(cong)1.0784V下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至0.56967V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.50873V;對(dui)(dui)于1000℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)高至60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)從(cong)1.084V下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至0.57095V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.51305V;對(dui)(dui)于1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)(er)言，當3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)高至60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)從(cong)1.1348V下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至0.89279V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.24171V;對(dui)(dui)于1100℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)高至60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)從(cong)1.1255V下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至0.49891V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.62659V;對(dui)(dui)于1150/30min℃固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)高至60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)從(cong)1.073V下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至0.65157V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.42143V.綜上所述可(ke)以看出(chu)，1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)較(jiao)高，以及(ji)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)隨(sui)著溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高而(er)(er)(er)下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值較(jiao)低(di)，說明其(qi)1050℃固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)敏感(gan)性較(jiao)低(di)。而(er)(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電位(wei)(wei)低(di)，耐點(dian)蝕(shi)性能有(you)所下(xia)(xia)(xia)(xia)降(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固(gu)溶處理的2205雙相不銹鋼在20℃3.5%NaCl溶液中極化后的點(dian)蝕形貌如圖5.9所示(shi)。圖中淡色(se)部(bu)分(fen)為(wei)奧氏體(ti)，深色(se)部(bu)分(fen)為(wei)鐵素體(ti)，黑色(se)部(bu)分(fen)為(wei)點(dian)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。
雙相不銹鋼中含(han)(han)(han)有較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr和Mo,在(zai)氧化性(xing)(xing)介質中其(qi)(qi)表面會(hui)(hui)(hui)生(sheng)成(cheng)一層(ceng)鈍(dun)化膜(mo)(mo)保護基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。由于CI-對鈍(dun)化膜(mo)(mo)存在(zai)破壞性(xing)(xing)，甚(shen)至通(tong)過(guo)鈍(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)間隙，與基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)金屬接(jie)觸，使得(de)基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)發(fa)生(sheng)溶解。鈍(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)能(neng)夠(gou)反映(ying)其(qi)(qi)對金屬的(de)(de)(de)(de)(de)保護程(cheng)度，而(er)(er)(er)點蝕電(dian)位能(neng)夠(gou)反映(ying)鈍(dun)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)。通(tong)常(chang)情(qing)況下(xia)，點蝕電(dian)位越(yue)高(gao)(gao)，金屬的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕性(xing)(xing)能(neng)越(yue)好(hao)。由第3章(zhang)可知，當固(gu)溶處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)溫度為1050℃時(shi)(shi)，2205雙相不銹鋼基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)與奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)之比(bi)約為1:1,且鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)分布較(jiao)(jiao)均(jun)勻，Cr和Mo在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)分布和N在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)分布較(jiao)(jiao)均(jun)勻，整體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕當量(liang)(liang)(liang)較(jiao)(jiao)高(gao)(gao)，表現出(chu)較(jiao)(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕性(xing)(xing)能(neng)。當固(gu)溶處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)溫度為950℃時(shi)(shi)，大(da)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)σ相會(hui)(hui)(hui)沿著鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)－奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶界析出(chu)，而(er)(er)(er)σ相是一種硬脆相，其(qi)(qi)周圍會(hui)(hui)(hui)存在(zai)貧鉻區(qu)，它的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)顯著降低材料的(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)蝕性(xing)(xing)能(neng)，且σ相的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)使其(qi)(qi)存在(zai)區(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化膜(mo)(mo)薄弱(ruo)，使得(de)點蝕電(dian)位較(jiao)(jiao)低，點蝕更容易發(fa)生(sheng)。當固(gu)溶處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)溫度升高(gao)(gao)至1150℃時(shi)(shi)，基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)百分比(bi)為59%,而(er)(er)(er)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)百分比(bi)為41%,鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)過(guo)多(duo)，導致(zhi)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕當量(liang)(liang)(liang)下(xia)降，造(zao)成(cheng)耐(nai)點蝕性(xing)(xing)能(neng)下(xia)降。
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(tu)5.11的等效(xiao)電(dian)(dian)路，利用軟件ZSimpWin進行阻(zu)(zu)抗(kang)的擬合，得到如圖(tu)5.12所(suo)示的電(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)曲線(xian)圖(tu)和(he)如圖(tu)5.13所(suo)示的鈍化膜阻(zu)(zu)抗(kang)值曲線(xian)圖(tu)。電(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗(kang)值和(he)鈍化膜阻(zu)(zu)抗(kang)值如表5.4所(suo)列。
從圖(tu)5.12中可以看(kan)出，隨著3.5%NaCl溶液(ye)溫度的升高，不同固溶處(chu)理(li)的雙相(xiang)不銹鋼的電(dian)(dian)化學(xue)(xue)反應的電(dian)(dian)荷轉移(yi)電(dian)(dian)阻降低，電(dian)(dian)化學(xue)(xue)反應的阻力下降，電(dian)(dian)化學(xue)(xue)反應變快。耐蝕性(xing)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(biao)5.4中可以看出；不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的電化學反應的電荷轉移電阻阻抗(kang)值(zhi)遠小(xiao)于(yu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的鈍化膜阻抗(kang)值(zhi)，說明雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的耐蝕性主要是由其表(biao)面的鈍化膜的穩(wen)定(ding)性決定(ding)。
從圖5.12和(he)圖5.13中可以看出(chu)(chu)，1050℃/30min固溶(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)阻抗值和(he)電(dian)荷轉移電(dian)阻阻抗值較(jiao)(jiao)高(gao)，說(shuo)明1050℃/30min固溶(rong)處理的(de)(de)(de)試樣的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)較(jiao)(jiao)穩(wen)定，電(dian)化(hua)學反應阻力較(jiao)(jiao)高(gao)，腐(fu)蝕速(su)率較(jiao)(jiao)慢，耐蝕性能較(jiao)(jiao)好。而950℃固溶(rong)處理的(de)(de)(de)試樣中存在較(jiao)(jiao)多σ相(xiang)，降(jiang)低(di)(di)了表(biao)面的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)穩(wen)定性，表(biao)現(xian)出(chu)(chu)較(jiao)(jiao)低(di)(di)的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)阻抗值；同時(shi)在其周(zhou)圍存在貧(pin)鉻區，加速(su)了腐(fu)蝕，表(biao)現(xian)出(chu)(chu)較(jiao)(jiao)低(di)(di)的(de)(de)(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻值。對于1150℃/30min 固溶(rong)處理的(de)(de)(de)試樣，其組織中含(han)有過(guo)量的(de)(de)(de)鐵素體，導致耐點蝕當量降(jiang)低(di)(di)，點蝕電(dian)位較(jiao)(jiao)1050℃/30min固溶(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點蝕電(dian)位低(di)(di)。
以(yi)上結(jie)(jie)果(guo)(guo)表明，阻(zu)抗測試(shi)結(jie)(jie)果(guo)(guo)與極化曲線測試(shi)得到的結(jie)(jie)果(guo)(guo)是一致的，二(er)者都說(shuo)明1050℃/30min固溶處理的試(shi)樣(yang)的耐點蝕性(xing)能較好。
