1. 動電位極化曲線分析(xi)
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(xiang)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)可以看出，隨著3.5%NaCl溶液的(de)(de)溫(wen)度(du)的(de)(de)升(sheng)高，不(bu)(bu)(bu)同固溶處理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)下(xia)(xia)降(jiang)。并(bing)且可以看出，當溫(wen)度(du)從20℃升(sheng)高至45℃時，不(bu)(bu)(bu)同固溶處理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)下(xia)(xia)降(jiang)的(de)(de)趨(qu)勢較為平(ping)緩(huan)；當3.5%NaCl溶液的(de)(de)溫(wen)度(du)進一步升(sheng)高至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固溶處理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)急劇下(xia)(xia)降(jiang)，而1050℃/30min固溶處理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)下(xia)(xia)降(jiang)趨(qu)勢依(yi)然平(ping)緩(huan)，這說明(ming)隨著溶液溫(wen)度(du)的(de)(de)升(sheng)高，1050℃/30min 固溶處理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)敏感性(xing)較低(di)，且鈍化膜更加穩(wen)定。
從表5.3中也可以看(kan)出(chu)，對于(yu)950℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位從1.0784V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.50873V;對于(yu)1000℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位從1.084V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.51305V;對于(yu)1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位從1.1348V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.24171V;對于(yu)1100℃/30min 固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位從1.1255V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.62659V;對于(yu)1150/30min℃固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位從1.073V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.42143V.綜上所述可以看(kan)出(chu)，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位較(jiao)高，以及點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位隨著溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)溫(wen)度(du)升高而(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)的(de)(de)幅(fu)(fu)值較(jiao)低，說明其(qi)1050℃固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)敏感性較(jiao)低。而(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位都比1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電位低，耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性能有所下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理的2205雙相(xiang)不銹鋼在(zai)20℃3.5%NaCl溶(rong)液中極化(hua)后(hou)的點(dian)(dian)蝕形(xing)貌如(ru)圖5.9所示。圖中淡(dan)色部(bu)分為奧(ao)氏體(ti)，深色部(bu)分為鐵素體(ti)，黑色部(bu)分為點(dian)(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(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)含(han)有較(jiao)高(gao)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在(zai)(zai)(zai)(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)介質(zhi)中(zhong)(zhong)其(qi)表面會(hui)生成一層鈍化(hua)膜(mo)(mo)保護基體(ti)(ti)(ti)。由于CI-對(dui)鈍化(hua)膜(mo)(mo)存在(zai)(zai)(zai)(zai)破(po)壞性(xing)(xing)(xing)，甚(shen)至(zhi)通過鈍化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間隙，與基體(ti)(ti)(ti)金屬接觸，使(shi)(shi)(shi)得(de)基體(ti)(ti)(ti)發(fa)(fa)生溶(rong)解。鈍化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)能(neng)夠(gou)反映其(qi)對(dui)金屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護程(cheng)度(du)，而點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)能(neng)夠(gou)反映鈍化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)。通常情況下，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)越高(gao)，金屬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)越好(hao)。由第3章可知，當(dang)(dang)固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)1050℃時(shi)，2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)基體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)之(zhi)比約為(wei)1:1,且鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)布較(jiao)均勻(yun)(yun)，Cr和(he)Mo在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)分(fen)(fen)布和(he)N在(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)分(fen)(fen)布較(jiao)均勻(yun)(yun)，整(zheng)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)(dang)量(liang)較(jiao)高(gao)，表現出(chu)較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。當(dang)(dang)固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)950℃時(shi)，大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)會(hui)沿(yan)著鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)－奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶界析出(chu)，而σ相(xiang)是一種硬脆相(xiang)，其(qi)周圍會(hui)存在(zai)(zai)(zai)(zai)貧鉻區，它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)(zai)(zai)顯著降(jiang)(jiang)低材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)，且σ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)使(shi)(shi)(shi)其(qi)存在(zai)(zai)(zai)(zai)區域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)薄弱，使(shi)(shi)(shi)得(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)(wei)較(jiao)低，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)更容易(yi)發(fa)(fa)生。當(dang)(dang)固(gu)溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)升高(gao)至(zhi)1150℃時(shi)，基體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)百分(fen)(fen)比為(wei)59%,而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)百分(fen)(fen)比為(wei)41%,鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)過多，導致鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)(dang)量(liang)下降(jiang)(jiang)，造(zao)成耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)下降(jiang)(jiang)。
2. 交流阻抗測試(shi)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(tu)5.11的(de)(de)等效(xiao)電(dian)路，利用(yong)軟件ZSimpWin進行阻抗(kang)的(de)(de)擬合，得(de)到(dao)如圖(tu)5.12所(suo)示的(de)(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻曲線(xian)圖(tu)和如圖(tu)5.13所(suo)示的(de)(de)鈍化膜(mo)阻抗(kang)值曲線(xian)圖(tu)。電(dian)荷轉移電(dian)阻阻抗(kang)值和鈍化膜(mo)阻抗(kang)值如表5.4所(suo)列。
從圖5.12中可以看出，隨著(zhu)3.5%NaCl溶(rong)液溫度的(de)(de)升高，不同(tong)固溶(rong)處(chu)理的(de)(de)雙相不銹(xiu)鋼的(de)(de)電(dian)化(hua)(hua)學反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)電(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)阻降(jiang)低(di)，電(dian)化(hua)(hua)學反(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)阻力(li)下降(jiang)，電(dian)化(hua)(hua)學反(fan)應(ying)(ying)變快。耐蝕性能下降(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。
從表5.4中可(ke)以看出；不(bu)銹鋼(gang)(gang)的電化(hua)學反應(ying)的電荷轉移電阻(zu)阻(zu)抗值遠(yuan)小于(yu)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的鈍化(hua)膜阻(zu)抗值，說明(ming)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)(gang)在0.5mol/L 3.5%NaCl溶(rong)液中的耐蝕性(xing)主要是由其表面(mian)的鈍化(hua)膜的穩定性(xing)決定。
從(cong)圖5.12和圖5.13中可以看出(chu)，1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)阻抗值(zhi)(zhi)和電(dian)(dian)(dian)荷(he)轉移(yi)電(dian)(dian)(dian)阻阻抗值(zhi)(zhi)較(jiao)高，說(shuo)明1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)較(jiao)穩定，電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反(fan)應阻力較(jiao)高，腐蝕(shi)速率較(jiao)慢，耐蝕(shi)性能較(jiao)好。而950℃固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)樣中存在較(jiao)多(duo)σ相(xiang)，降(jiang)低(di)(di)了表面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定性，表現出(chu)較(jiao)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)(mo)阻抗值(zhi)(zhi)；同(tong)時(shi)在其周圍存在貧鉻區(qu)，加速了腐蝕(shi)，表現出(chu)較(jiao)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷(he)轉移(yi)電(dian)(dian)(dian)阻值(zhi)(zhi)。對(dui)于(yu)1150℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試(shi)樣，其組(zu)織(zhi)中含有過量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體，導致耐點(dian)蝕(shi)當(dang)量降(jiang)低(di)(di)，點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位較(jiao)1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位低(di)(di)。
以上結果(guo)(guo)表明，阻(zu)抗測試(shi)結果(guo)(guo)與(yu)極化曲線測試(shi)得到的(de)(de)結果(guo)(guo)是一(yi)致的(de)(de)，二者(zhe)都說明1050℃/30min固溶處(chu)理的(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)耐點蝕(shi)性能較好。
