1. 動電位極化曲(qu)線(xian)分析
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(xiang)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(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。
從圖5.8中可以看(kan)出，隨著3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)，不同固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電位下降(jiang)。并且(qie)可以看(kan)出，當溫(wen)(wen)度從20℃升(sheng)高(gao)至(zhi)45℃時(shi)，不同固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電位下降(jiang)的(de)(de)(de)趨勢較(jiao)為(wei)平緩(huan)；當3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度進一步(bu)升(sheng)高(gao)至(zhi)60℃時(shi)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電位急(ji)劇下降(jiang)，而1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電位下降(jiang)趨勢依然平緩(huan)，這說(shuo)明(ming)隨著溶(rong)(rong)液溫(wen)(wen)度的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)，1050℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕敏(min)感(gan)性較(jiao)低，且(qie)鈍化膜更加穩定。
從(cong)(cong)(cong)表5.3中也可以看(kan)出，對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)950℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高至(zhi)60℃時，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)1.0784V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.50873V;對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)1000℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高至(zhi)60℃時，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)1.084V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.51305V;對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)1050℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言，當3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高至(zhi)60℃時，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)1.1348V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.24171V;對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)1100℃/30min 固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高至(zhi)60℃時，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)1.1255V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.62659V;對(dui)(dui)(dui)于(yu)(yu)1150/30min℃固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高至(zhi)60℃時，其點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)(cong)1.073V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.42143V.綜上所述可以看(kan)出，1050℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)較高，以及點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著溶(rong)(rong)(rong)(rong)液溫度(du)升(sheng)(sheng)(sheng)高而(er)(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)幅(fu)值(zhi)較低(di)，說明(ming)其1050℃固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性較低(di)。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)都比1050℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)低(di)，耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能有所下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固溶(rong)處(chu)理的(de)2205雙相不(bu)銹鋼(gang)在20℃3.5%NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)極(ji)化后的(de)點(dian)蝕形貌如圖5.9所示。圖中(zhong)淡色部(bu)分為奧氏體，深色部(bu)分為鐵素(su)體，黑色部(bu)分為點(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。
雙相不(bu)銹鋼中含(han)有較高含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在(zai)(zai)(zai)氧化性(xing)(xing)(xing)介質中其(qi)表面會(hui)生(sheng)成一層鈍(dun)化膜(mo)保護基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。由于CI-對鈍(dun)化膜(mo)存(cun)在(zai)(zai)(zai)破壞性(xing)(xing)(xing)，甚至通過(guo)鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)間隙，與基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)金屬(shu)接觸，使得(de)基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)發(fa)生(sheng)溶(rong)解。鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)能夠反(fan)(fan)映其(qi)對金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)保護程度(du)(du)，而(er)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位能夠反(fan)(fan)映鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)。通常情(qing)況(kuang)下，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位越高，金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能越好(hao)。由第3章可知，當(dang)固溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)為(wei)1050℃時(shi)(shi)，2205雙相不(bu)銹鋼基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)與奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)之比(bi)約為(wei)1:1,且鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)較均(jun)勻，Cr和(he)Mo在(zai)(zai)(zai)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)分(fen)布(bu)和(he)N在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)分(fen)布(bu)較均(jun)勻，整體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)較高，表現出較好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能。當(dang)固溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)為(wei)950℃時(shi)(shi)，大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)σ相會(hui)沿著(zhu)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶界析(xi)出，而(er)σ相是一種硬脆相，其(qi)周(zhou)圍會(hui)存(cun)在(zai)(zai)(zai)貧鉻區，它的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)顯著(zhu)降低(di)材料的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)能和(he)耐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能，且σ相的(de)(de)(de)(de)析(xi)出使其(qi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)區域的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化膜(mo)薄(bo)弱，使得(de)點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位較低(di)，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)更容易發(fa)生(sheng)。當(dang)固溶(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)升高至1150℃時(shi)(shi)，基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)百分(fen)比(bi)為(wei)59%,而(er)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)百分(fen)比(bi)為(wei)41%,鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)過(guo)多，導致鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)下降，造成耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)能下降。
2. 交流阻抗測試(shi)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5.11的等效電(dian)(dian)路，利用(yong)軟件ZSimpWin進行(xing)阻(zu)抗(kang)的擬合，得到如圖5.12所示的電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)曲線(xian)圖和如圖5.13所示的鈍化膜阻(zu)抗(kang)值曲線(xian)圖。電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)抗(kang)值和鈍化膜阻(zu)抗(kang)值如表5.4所列。
從圖5.12中可以(yi)看出，隨著3.5%NaCl溶液(ye)溫度的升高，不(bu)同固溶處理(li)的雙相不(bu)銹(xiu)鋼的電(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)反應(ying)(ying)的電(dian)荷轉移電(dian)阻降低，電(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)反應(ying)(ying)的阻力下(xia)降，電(dian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)反應(ying)(ying)變(bian)快。耐蝕性能(neng)下(xia)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(cong)表5.4中可(ke)以看出；不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)電(dian)化(hua)學反(fan)應的(de)電(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)阻(zu)阻(zu)抗值遠小于(yu)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)鈍化(hua)膜阻(zu)抗值，說(shuo)明(ming)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的(de)耐蝕(shi)性(xing)主要是由其表面(mian)的(de)鈍化(hua)膜的(de)穩(wen)定性(xing)決定。
從圖(tu)5.12和圖(tu)5.13中(zhong)可以看(kan)出，1050℃/30min固溶處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)(zu)抗(kang)值(zhi)和電荷轉移電阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗(kang)值(zhi)較(jiao)高，說明1050℃/30min固溶處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試樣的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)較(jiao)穩定，電化(hua)學反應阻(zu)(zu)力(li)較(jiao)高，腐蝕速率較(jiao)慢(man)，耐(nai)(nai)蝕性能較(jiao)好。而950℃固溶處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試樣中(zhong)存在較(jiao)多(duo)σ相，降低(di)了表面的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)穩定性，表現(xian)出較(jiao)低(di)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)(zu)抗(kang)值(zhi)；同時在其(qi)(qi)周圍存在貧鉻(ge)區，加(jia)速了腐蝕，表現(xian)出較(jiao)低(di)的(de)(de)電荷轉移電阻(zu)(zu)值(zhi)。對于1150℃/30min 固溶處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試樣，其(qi)(qi)組織(zhi)中(zhong)含有過量的(de)(de)鐵素(su)體，導致耐(nai)(nai)點(dian)蝕當量降低(di)，點(dian)蝕電位(wei)較(jiao)1050℃/30min固溶處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)點(dian)蝕電位(wei)低(di)。
以上結(jie)果(guo)表明(ming)，阻抗測試(shi)(shi)(shi)結(jie)果(guo)與極(ji)化曲線(xian)測試(shi)(shi)(shi)得到的結(jie)果(guo)是一致的，二者(zhe)都(dou)說(shuo)明(ming)1050℃/30min固溶處理的試(shi)(shi)(shi)樣的耐點蝕性能較好。
