2205雙相不銹鋼具有比奧氏體不銹鋼更加優良的耐蝕性能，然而雙相不銹鋼由于鐵素體相的存在，在服役的過程中容易出現氫脆開裂，氫原子在雙相不銹鋼中不僅存在于晶格間隙，而且可以存在于位錯、晶界、空位等缺陷處，它們作為“陷阱”將氫原子牢牢“釘扎”。研究表明氫離子濃度，試樣厚度均會對氫滲透產生影響，因此，必須保證所有實驗的條件相同。6.2節采用式（6.1)計算雙相(xiang)不銹鋼整體的氫滲透系數，本節采用式（6.2)來計算不同固溶溫度下2205雙相不銹(xiu)鋼(gang)單一相的氫擴散系數。
圖6.6為不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼在0.5M硫酸溶液中的氫滲透曲線。從圖6.6中可以看出，當固溶溫度為1000℃時，2205雙相不銹鋼的tlag為170453s,根據式（6.2)可以求出氫擴散系數D,其值為8.80×10-14㎡/s;當固溶溫度為1150℃時，2205雙相不銹鋼的tlag為137517s,代入公式可求得氫擴展系數D,其值為1.09×10-13㎡/s。
圖6.7不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼單一相奧氏體的氫滲透曲線，當固溶溫度為1000℃時，單一相奧氏體的tlag為229030s;當固溶溫度升高至1150℃時，單一相奧氏體的tlag為278911s。同樣用式（6.2)可以分別求得固溶溫度為1000℃和1150℃時氫在2205雙相不銹鋼奧氏體單一相的擴散系數，其值分別為6.55×10-14㎡/s和5.37×10-14㎡/s.
圖6.8為不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼單一相鐵素體的氫滲透曲線，當固溶溫度為1000℃時，單一相鐵素體的t1ag為31102s;當固溶溫度升高至1150℃時，單一相奧氏體的為 10206s.由式（6.2)分別計算固溶溫度為1000℃和1150℃時氫在2205雙相不銹鋼鐵素體單一相的擴散系數，其值分別為4.82×10-13㎡/s和D=1.47×10-12㎡/s。
比(bi)較相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同溫度(du)下2205雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼在上述三種條件下的(de)(de)(de)氫擴散(san)(san)系數可以得到如(ru)下結(jie)果(guo)：單(dan)(dan)一相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鐵素體(ti)(ti)＞整體(ti)(ti)＞單(dan)(dan)一相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)奧氏體(ti)(ti)。產生(sheng)這種現象的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)因是由于(yu)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)結(jie)構不(bu)同造成的(de)(de)(de)，奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)面心(xin)立(li)方(fang)(fang)結(jie)果(guo)，鐵素體(ti)(ti)為(wei)體(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)(fang)結(jie)構，面心(xin)立(li)方(fang)(fang)結(jie)構的(de)(de)(de)致密度(du)較體(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)(fang)結(jie)構高，其(qi)固(gu)溶氫原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)能力相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)體(ti)(ti)系立(li)方(fang)(fang)結(jie)構大大增強。氫原(yuan)(yuan)(yuan)子進入(ru)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼以后，會在鐵素體(ti)(ti)中快(kuai)速通(tong)過，此時(shi)，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)當于(yu)氫原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)“擴散(san)(san)通(tong)道(dao)”。當氫原(yuan)(yuan)(yuan)子一旦(dan)進入(ru)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中，便(bian)會固(gu)溶在其(qi)中，直至達(da)到飽和，此時(shi)，奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)當于(yu)氫陷阱(jing)，對氫原(yuan)(yuan)(yuan)子產生(sheng)“釘扎(zha)作用”，使氫原(yuan)(yuan)(yuan)子擴散(san)(san)速率大大降低。因此，奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)氫擴散(san)(san)系數最小，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)氫擴散(san)(san)系數最大。
比(bi)較不同固(gu)溶(rong)溫(wen)度(du)(du)下2205雙相(xiang)(xiang)不銹鋼整體(ti)(ti)氫(qing)擴(kuo)散系(xi)數(shu)(shu)可(ke)知，當固(gu)溶(rong)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)時(shi)(shi)，氫(qing)擴(kuo)散系(xi)數(shu)(shu)增(zeng)加(jia)，產生(sheng)這種現象的原因是(shi)當固(gu)溶(rong)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)時(shi)(shi)鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)含量增(zeng)加(jia)，奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)含量降(jiang)低。鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)作(zuo)為氫(qing)原子(zi)(zi)的擴(kuo)散通道(dao)會(hui)提高(gao)氫(qing)原子(zi)(zi)的擴(kuo)散速率，奧(ao)氏體(ti)(ti)對氫(qing)原子(zi)(zi)的釘扎(zha)作(zuo)用會(hui)大(da)大(da)降(jiang)低，因此，固(gu)溶(rong)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)(sheng)高(gao)后(hou)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼整體(ti)(ti)的氫(qing)擴(kuo)散系(xi)數(shu)(shu)增(zeng)大(da)。
當固溶溫度升高后，單一相奧氏體氫滲透系數減小，產生這種現象的原因是當溫度變高以后，奧氏體晶粒長大，單個奧氏體晶粒固容氫原子的數量變高，相當于“氫陷阱”密度增加，對氫擴散的阻礙作用增加。與此同時，由于晶粒的長大，導致晶界面積變少，即氫陷阱密度減少，對氫的阻礙作用變小。因此，奧氏體晶粒的長大對氫原子擴散既有促進作用又有抑制作用。圖6.9為1000℃和1150℃充氫試樣的微觀組織，顏色較深的組織為奧氏體，顏色較淺的組織為鐵素體。從圖6.9中可以看出，當固溶溫度較低時，奧氏體相并非呈島狀分布于鐵素體相中，不能直線貫通，而更多的是和鐵素體相均勻混合。因此，氫原子并不是完全從奧氏體中通過，在遇到奧氏體／鐵素體晶界時，可能會直接進入鐵素體相后繼續擴散，鐵素體相作為氫的擴散通道會促進氫原子擴散。當固溶溫度升高后，奧氏體呈島狀或長條狀分布于鐵素體相中，大部分奧氏體相都可以貫穿整個試樣，這樣氫原子大部分會在奧氏體相中擴散，進入鐵素體相擴散的氫原子數相對低溫時減少。因此，當固溶溫度升高后氫滲透系數減小。本書測得奧氏體單一相氫滲透系數為5.0×10-4~7.0×10-14㎡/s,相關文獻奧氏體不銹鋼氫擴散系數為1.0×10-16㎡/s,其值相對較低，產生這種誤差的原因也是由于氫原子的擴散并非完全在奧氏體中進行，當氫原子擴散至奧氏體／鐵素體晶界處后，會進入鐵素體相繼續擴散，導致實驗測得氫擴散系數偏高。
比較不同溫(wen)度(du)下鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)單(dan)一(yi)(yi)相(xiang)氫(qing)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)可(ke)知(zhi)，當固溶(rong)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)后(hou)，鐵(tie)(tie)(tie)體(ti)單(dan)一(yi)(yi)相(xiang)氫(qing)滲(shen)透系(xi)數(shu)(shu)(shu)變大(da)。這(zhe)是由于固溶(rong)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)以(yi)后(hou)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)含(han)量(liang)增加(jia)(jia)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)作(zuo)(zuo)為氫(qing)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)通道(dao)促進氫(qing)原(yuan)子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)，因此，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)含(han)量(liang)上升(sheng)導(dao)(dao)致(zhi)氫(qing)擴(kuo)散(san)(san)通道(dao)增加(jia)(jia)。固溶(rong)溫(wen)度(du)上升(sheng)還會導(dao)(dao)致(zhi)晶粒變大(da)，晶界(jie)面積變少，氫(qing)陷(xian)阱(jing)數(shu)(shu)(shu)減少，氫(qing)受到的(de)(de)(de)阻(zu)礙(ai)作(zuo)(zuo)用變小，這(zhe)也會促進氫(qing)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)。當固溶(rong)溫(wen)度(du)較高(gao)時(shi)(shi)，奧氏(shi)體(ti)呈(cheng)島狀(zhuang)或呈(cheng)長條狀(zhuang)分(fen)布在鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)基體(ti)上，大(da)部分(fen)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)都可(ke)以(yi)貫穿整個(ge)試(shi)樣，而溫(wen)度(du)較低(di)(di)時(shi)(shi)奧氏(shi)體(ti)不能直線貫通整個(ge)試(shi)樣。這(zhe)樣較高(gao)固溶(rong)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)氫(qing)原(yuan)子(zi)在通過鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)時(shi)(shi)受到奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)阻(zu)礙(ai)作(zuo)(zuo)用減少，使(shi)得氫(qing)可(ke)以(yi)更好地穿過鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)向(xiang)陽極擴(kuo)展(zhan)。隨著固溶(rong)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高(gao)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中Cr元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)降低(di)(di)，有文獻(xian)表明，Cr元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)會對氫(qing)擴(kuo)展(zhan)產生(sheng)抑(yi)制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)用，因此低(di)(di)溫(wen)時(shi)(shi)由于Cr元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)較高(gao)會抑(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)擴(kuo)散(san)(san)。綜上所(suo)述，溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)會導(dao)(dao)致(zhi)單(dan)一(yi)(yi)相(xiang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)氫(qing)滲(shen)透系(xi)數(shu)(shu)(shu)提高(gao)。
