1. 動電位極化曲線分析
不同固溶處理后的2205雙相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(xiang)不銹(xiu)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(yi)看(kan)出，隨著3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)(du)的(de)(de)升高(gao)(gao)，不(bu)(bu)同固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)下降。并且(qie)可以(yi)看(kan)出，當(dang)溫度(du)(du)從20℃升高(gao)(gao)至45℃時，不(bu)(bu)同固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)下降的(de)(de)趨(qu)勢較為平緩(huan)；當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)(du)進(jin)一步升高(gao)(gao)至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)急劇下降，而1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)下降趨(qu)勢依然平緩(huan)，這(zhe)說明隨著溶(rong)(rong)液溫度(du)(du)的(de)(de)升高(gao)(gao)，1050℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)點蝕(shi)(shi)敏感性較低(di)，且(qie)鈍(dun)化膜更加(jia)穩定。
從表5.3中也可以看(kan)出(chu)，對(dui)于950℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高(gao)至(zhi)60℃時，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從1.0784V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為(wei)(wei)0.50873V;對(dui)于1000℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高(gao)至(zhi)60℃時，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從1.084V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為(wei)(wei)0.51305V;對(dui)于1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCI溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高(gao)至(zhi)60℃時，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從1.1348V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為(wei)(wei)0.24171V;對(dui)于1100℃/30min 固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高(gao)至(zhi)60℃時，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從1.1255V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為(wei)(wei)0.62659V;對(dui)于1150/30min℃固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從20℃升高(gao)至(zhi)60℃時，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從1.073V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為(wei)(wei)0.42143V.綜上所述可以看(kan)出(chu)，1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)較高(gao)，以及點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)隨著(zhu)溶(rong)液(ye)溫(wen)度(du)升高(gao)而(er)(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)幅(fu)值(zhi)較低(di)，說(shuo)明(ming)其(qi)1050℃固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)敏感性(xing)較低(di)。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)低(di)，耐點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)能有所下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理的2205雙相不(bu)銹鋼在20℃3.5%NaCl溶(rong)液中極化后的點蝕形貌(mao)如圖5.9所示。圖中淡色部(bu)分(fen)(fen)為奧氏體(ti)，深(shen)色部(bu)分(fen)(fen)為鐵素體(ti)，黑色部(bu)分(fen)(fen)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(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)含(han)(han)有較(jiao)(jiao)高(gao)含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr和(he)(he)Mo,在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing)介質中(zhong)(zhong)(zhong)其(qi)(qi)表(biao)面會(hui)生成一(yi)層鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)保(bao)護基(ji)(ji)體(ti)(ti)。由(you)于CI-對(dui)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)存在(zai)破壞性(xing)(xing)，甚至(zhi)通(tong)過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)間隙，與基(ji)(ji)體(ti)(ti)金屬(shu)接觸，使得(de)基(ji)(ji)體(ti)(ti)發(fa)生溶解。鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)夠(gou)反映(ying)(ying)其(qi)(qi)對(dui)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)護程度(du)(du)(du)，而點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位能(neng)(neng)(neng)(neng)夠(gou)反映(ying)(ying)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)。通(tong)常情況下，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位越高(gao)，金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)越好。由(you)第3章可(ke)知，當(dang)(dang)固溶處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)為(wei)1050℃時(shi)，2205雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼基(ji)(ji)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)與奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)之比(bi)(bi)約為(wei)1:1,且鐵素(su)體(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布(bu)較(jiao)(jiao)均(jun)勻，Cr和(he)(he)Mo在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)布(bu)和(he)(he)N在(zai)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)布(bu)較(jiao)(jiao)均(jun)勻，整體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)(dang)量(liang)(liang)較(jiao)(jiao)高(gao)，表(biao)現出(chu)較(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)。當(dang)(dang)固溶處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)為(wei)950℃時(shi)，大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)(xiang)(xiang)會(hui)沿著鐵素(su)體(ti)(ti)－奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)晶界(jie)析出(chu)，而σ相(xiang)(xiang)(xiang)是一(yi)種硬脆相(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)(qi)周圍(wei)會(hui)存在(zai)貧鉻區，它的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)顯著降低(di)材料的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)和(he)(he)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)，且σ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)使其(qi)(qi)存在(zai)區域的(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)薄弱，使得(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電位較(jiao)(jiao)低(di)，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)更容易發(fa)生。當(dang)(dang)固溶處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)(du)升高(gao)至(zhi)1150℃時(shi)，基(ji)(ji)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)百分(fen)(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)59%,而奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)百分(fen)(fen)(fen)比(bi)(bi)為(wei)41%,鐵素(su)體(ti)(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)過多，導致鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)(dang)量(liang)(liang)下降，造成耐(nai)(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)(neng)(neng)下降。
2. 交流阻(zu)抗(kang)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(de)等效電(dian)(dian)路，利用軟件ZSimpWin進行(xing)阻(zu)抗(kang)的(de)擬合，得到如(ru)圖5.12所示的(de)電(dian)(dian)荷轉移(yi)電(dian)(dian)阻(zu)曲線圖和(he)如(ru)圖5.13所示的(de)鈍化膜(mo)阻(zu)抗(kang)值曲線圖。電(dian)(dian)荷轉移(yi)電(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)抗(kang)值和(he)鈍化膜(mo)阻(zu)抗(kang)值如(ru)表(biao)5.4所列。
從(cong)圖5.12中可以看出，隨著3.5%NaCl溶液溫度的(de)升高(gao)，不(bu)同固溶處(chu)理(li)的(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)的(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻(zu)降(jiang)低，電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)的(de)阻(zu)力下(xia)降(jiang)，電(dian)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)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。
從表5.4中(zhong)可以看(kan)出；不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反(fan)應的(de)電(dian)(dian)荷轉移(yi)電(dian)(dian)阻阻抗值(zhi)(zhi)遠(yuan)小于不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍化(hua)(hua)膜阻抗值(zhi)(zhi)，說(shuo)明雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)在0.5mol/L 3.5%NaCl溶(rong)液中(zhong)的(de)耐蝕性(xing)主要是由其表面(mian)的(de)鈍化(hua)(hua)膜的(de)穩定性(xing)決定。
從(cong)圖(tu)5.12和(he)圖(tu)5.13中(zhong)(zhong)可(ke)以看出，1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)阻(zu)(zu)(zu)抗值(zhi)和(he)電(dian)(dian)荷(he)轉移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)阻(zu)(zu)(zu)抗值(zhi)較(jiao)高，說明1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)較(jiao)穩(wen)定，電(dian)(dian)化學反應阻(zu)(zu)(zu)力較(jiao)高，腐蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率較(jiao)慢，耐蝕(shi)(shi)(shi)性能較(jiao)好。而(er)950℃固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)中(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)較(jiao)多σ相(xiang)(xiang)，降(jiang)低了表(biao)面的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)的(de)(de)(de)穩(wen)定性，表(biao)現(xian)出較(jiao)低的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)阻(zu)(zu)(zu)抗值(zhi)；同時(shi)在(zai)(zai)其(qi)周圍存在(zai)(zai)貧(pin)鉻區，加速(su)了腐蝕(shi)(shi)(shi)，表(biao)現(xian)出較(jiao)低的(de)(de)(de)電(dian)(dian)荷(he)轉移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值(zhi)。對于1150℃/30min 固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)試(shi)樣(yang)，其(qi)組織中(zhong)(zhong)含有過量的(de)(de)(de)鐵素體，導致耐點蝕(shi)(shi)(shi)當量降(jiang)低，點蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)較(jiao)1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)低。
以上(shang)結果表明，阻抗測(ce)試(shi)結果與極(ji)化曲線(xian)測(ce)試(shi)得到的(de)結果是(shi)一致的(de)，二者都說(shuo)明1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理的(de)試(shi)樣的(de)耐(nai)點蝕性能較好。
