1. 動電位極化曲線(xian)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(shuang)相不銹(xiu)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(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)(cong)圖5.8中可以看出，隨著(zhu)3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高，不(bu)(bu)同固(gu)溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)下(xia)降(jiang)(jiang)。并且可以看出，當溫(wen)度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)高至45℃時，不(bu)(bu)同固(gu)溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)下(xia)降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)較為平緩(huan)；當3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)進一步升(sheng)高至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)急(ji)劇下(xia)降(jiang)(jiang)，而1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位(wei)下(xia)降(jiang)(jiang)趨(qu)勢(shi)依然平緩(huan)，這說明隨著(zhu)溶(rong)液(ye)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高，1050℃/30min 固(gu)溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性較低(di)，且鈍化膜更加穩(wen)定(ding)。
從(cong)表5.3中也可以看(kan)出，對于(yu)950℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)從(cong)20℃升高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時，其(qi)(qi)(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.0784V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.50873V;對于(yu)1000℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)從(cong)20℃升高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時，其(qi)(qi)(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.084V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.51305V;對于(yu)1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)，當3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)從(cong)20℃升高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時，其(qi)(qi)(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.1348V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.24171V;對于(yu)1100℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)從(cong)20℃升高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時，其(qi)(qi)(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.1255V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.62659V;對于(yu)1150/30min℃固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)(du)從(cong)20℃升高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時，其(qi)(qi)(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.073V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.42143V.綜上所述可以看(kan)出，1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)較(jiao)高(gao)(gao)，以及點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)隨(sui)著(zhu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)(ye)溫度(du)(du)(du)(du)升高(gao)(gao)而(er)(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值較(jiao)低，說明其(qi)(qi)(qi)(qi)1050℃固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕敏感性(xing)較(jiao)低。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)(wei)低，耐點(dian)(dian)蝕性(xing)能有所下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固溶(rong)處(chu)理的(de)2205雙(shuang)相不銹鋼在(zai)20℃3.5%NaCl溶(rong)液中極化后的(de)點(dian)蝕形貌如(ru)圖5.9所(suo)示。圖中淡(dan)色部(bu)(bu)分(fen)為奧氏體(ti)，深色部(bu)(bu)分(fen)為鐵素體(ti)，黑色部(bu)(bu)分(fen)為點(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(xiang)不銹鋼中(zhong)含(han)有較(jiao)高(gao)含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)介(jie)質(zhi)中(zhong)其表(biao)面會生(sheng)成一(yi)層鈍化(hua)膜(mo)保護基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)。由于CI-對鈍化(hua)膜(mo)存(cun)在(zai)破壞性(xing)(xing)，甚(shen)至(zhi)通過(guo)(guo)鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隙，與基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)金屬(shu)接(jie)觸，使得基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)發(fa)生(sheng)溶(rong)解(jie)。鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)能夠反映其對金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護程度(du)，而點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位能夠反映鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)。通常情況下，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位越(yue)高(gao)，金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能越(yue)好(hao)。由第3章可知，當(dang)固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)為(wei)1050℃時，2205雙相(xiang)不銹鋼基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)與奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)之比(bi)約為(wei)1:1,且鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分布(bu)(bu)較(jiao)均勻，Cr和(he)Mo在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)分布(bu)(bu)和(he)N在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)分布(bu)(bu)較(jiao)均勻，整(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)較(jiao)高(gao)，表(biao)現出(chu)(chu)較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能。當(dang)固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)為(wei)950℃時，大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)會沿著(zhu)(zhu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶界析出(chu)(chu)，而σ相(xiang)是一(yi)種硬脆(cui)相(xiang)，其周圍會存(cun)在(zai)貧鉻區，它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)顯著(zhu)(zhu)降低(di)(di)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能和(he)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能，且σ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)使其存(cun)在(zai)區域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)薄弱，使得點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位較(jiao)低(di)(di)，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)更(geng)容(rong)易發(fa)生(sheng)。當(dang)固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)升高(gao)至(zhi)1150℃時，基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)百分比(bi)為(wei)59%,而奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)百分比(bi)為(wei)41%,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)過(guo)(guo)多，導致鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)下降，造成耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能下降。
2. 交流阻抗(kang)測試分析(xi)
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(de)等效電路，利用軟件ZSimpWin進行阻(zu)抗(kang)的(de)擬合，得到如圖(tu)5.12所(suo)示的(de)電荷(he)轉(zhuan)移(yi)電阻(zu)曲線圖(tu)和如圖(tu)5.13所(suo)示的(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)抗(kang)值(zhi)(zhi)曲線圖(tu)。電荷(he)轉(zhuan)移(yi)電阻(zu)阻(zu)抗(kang)值(zhi)(zhi)和鈍化(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)抗(kang)值(zhi)(zhi)如表5.4所(suo)列。
從圖5.12中(zhong)可(ke)以看出，隨(sui)著3.5%NaCl溶(rong)液溫度的(de)(de)(de)升高，不同固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)雙相不銹鋼的(de)(de)(de)電化(hua)(hua)學反(fan)應的(de)(de)(de)電荷轉移電阻降(jiang)低，電化(hua)(hua)學反(fan)應的(de)(de)(de)阻力下(xia)降(jiang)，電化(hua)(hua)學反(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(zhong)可(ke)以看出；不(bu)銹(xiu)鋼的電化(hua)學反(fan)應的電荷轉移電阻阻抗(kang)值遠小于不(bu)銹(xiu)鋼的鈍(dun)化(hua)膜阻抗(kang)值，說明雙相不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中(zhong)的耐蝕性主要(yao)是由其表面的鈍(dun)化(hua)膜的穩(wen)定(ding)性決定(ding)。
從圖5.12和圖5.13中(zhong)可以看出，1050℃/30min固溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)雙相(xiang)不銹鋼的(de)(de)鈍化膜阻抗值和電(dian)荷轉(zhuan)移(yi)電(dian)阻阻抗值較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)，說明1050℃/30min固溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)試樣(yang)的(de)(de)鈍化膜較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)穩(wen)定，電(dian)化學(xue)反(fan)應阻力(li)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)，腐蝕(shi)(shi)速率較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)慢，耐蝕(shi)(shi)性能較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)好(hao)。而950℃固溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)試樣(yang)中(zhong)存在(zai)(zai)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)多σ相(xiang)，降低了(le)表面的(de)(de)鈍化膜的(de)(de)穩(wen)定性，表現(xian)出較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)鈍化膜阻抗值；同時在(zai)(zai)其周圍(wei)存在(zai)(zai)貧鉻區，加速了(le)腐蝕(shi)(shi)，表現(xian)出較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)電(dian)荷轉(zhuan)移(yi)電(dian)阻值。對于1150℃/30min 固溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)試樣(yang)，其組織中(zhong)含有過量的(de)(de)鐵素體(ti)，導致耐點(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量降低，點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)1050℃/30min固溶(rong)(rong)處理(li)的(de)(de)雙相(xiang)不銹鋼的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位低。
以上(shang)結(jie)(jie)果(guo)表明，阻抗測試(shi)結(jie)(jie)果(guo)與極化曲線(xian)測試(shi)得到的結(jie)(jie)果(guo)是(shi)一致的，二者(zhe)都說明1050℃/30min固溶(rong)處(chu)理的試(shi)樣的耐點蝕(shi)性能較好(hao)。
