1. 動電位(wei)極(ji)化曲(qu)線分(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(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)圖5.8中可以看出，隨(sui)著(zhu)3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高，不(bu)同固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕電位(wei)(wei)(wei)下(xia)降(jiang)(jiang)。并且(qie)可以看出，當溫(wen)度(du)從(cong)20℃升高至45℃時(shi)，不(bu)同固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕電位(wei)(wei)(wei)下(xia)降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)較為平緩；當3.5%NaCl溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)進一步升高至60℃時(shi)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕電位(wei)(wei)(wei)急劇下(xia)降(jiang)(jiang)，而1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕電位(wei)(wei)(wei)下(xia)降(jiang)(jiang)趨(qu)勢(shi)依然平緩，這(zhe)說明隨(sui)著(zhu)溶(rong)液(ye)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)升高，1050℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕敏(min)感(gan)性(xing)較低，且(qie)鈍化膜(mo)更加穩定。
從(cong)表5.3中也可以看出(chu)，對于950℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度從(cong)20℃升高至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕電(dian)位(wei)從(cong)1.0784V下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.50873V;對于1000℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度從(cong)20℃升高至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕電(dian)位(wei)從(cong)1.084V下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.51305V;對于1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度從(cong)20℃升高至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕電(dian)位(wei)從(cong)1.1348V下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.24171V;對于1100℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度從(cong)20℃升高至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕電(dian)位(wei)從(cong)1.1255V下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.62659V;對于1150/30min℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫(wen)(wen)度從(cong)20℃升高至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)蝕電(dian)位(wei)從(cong)1.073V下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為(wei)(wei)0.42143V.綜(zong)上所(suo)(suo)述可以看出(chu)，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電(dian)位(wei)較(jiao)高，以及點(dian)蝕電(dian)位(wei)隨著溶(rong)(rong)(rong)液溫(wen)(wen)度升高而(er)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值較(jiao)低，說明其(qi)1050℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕敏感性較(jiao)低。而(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電(dian)位(wei)都(dou)比1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)蝕電(dian)位(wei)低，耐點(dian)蝕性能有所(suo)(suo)下(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理的(de)2205雙相不銹鋼在20℃3.5%NaCl溶(rong)液中(zhong)極化后的(de)點蝕(shi)形貌如圖(tu)5.9所示。圖(tu)中(zhong)淡色部(bu)分為奧(ao)氏體(ti)，深色部(bu)分為鐵素體(ti)，黑(hei)色部(bu)分為點蝕(shi)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(xiu)鋼中(zhong)含(han)(han)(han)(han)有較高(gao)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr和Mo,在(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)介(jie)質中(zhong)其表(biao)面會生成一(yi)層(ceng)鈍(dun)化(hua)(hua)膜保護(hu)基(ji)體(ti)(ti)。由于CI-對鈍(dun)化(hua)(hua)膜存在(zai)破壞性(xing)(xing)，甚至(zhi)通過鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)間隙，與基(ji)體(ti)(ti)金屬接觸(chu)，使得基(ji)體(ti)(ti)發生溶(rong)解。鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)能(neng)夠反(fan)映其對金屬的(de)(de)(de)(de)(de)保護(hu)程度(du)，而(er)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)能(neng)夠反(fan)映鈍(dun)化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)。通常情況下(xia)，點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)越(yue)高(gao)，金屬的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)越(yue)好。由第3章(zhang)可(ke)知(zhi)，當固溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)1050℃時(shi)(shi)，2205雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼基(ji)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)之比約(yue)為(wei)1:1,且(qie)鐵(tie)素體(ti)(ti)和奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)分布較均勻(yun)，Cr和Mo在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)分布和N在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)分布較均勻(yun)，整體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)當量(liang)(liang)較高(gao)，表(biao)現(xian)出(chu)較好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。當固溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)950℃時(shi)(shi)，大量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)會沿(yan)著(zhu)鐵(tie)素體(ti)(ti)－奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶界析出(chu)，而(er)σ相(xiang)是一(yi)種硬脆相(xiang)，其周(zhou)圍會存在(zai)貧鉻(ge)區，它的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)顯著(zhu)降(jiang)低(di)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)，且(qie)σ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)使其存在(zai)區域(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜薄弱，使得點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)電位(wei)(wei)較低(di)，點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)更容易發生。當固溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)至(zhi)1150℃時(shi)(shi)，基(ji)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)百分比為(wei)59%,而(er)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)百分比為(wei)41%,鐵(tie)素體(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)過多(duo)，導致鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)當量(liang)(liang)下(xia)降(jiang)，造成耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)下(xia)降(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5.11的(de)(de)(de)等(deng)效電(dian)路，利用(yong)軟件ZSimpWin進行阻(zu)抗的(de)(de)(de)擬合，得(de)到如圖5.12所示(shi)的(de)(de)(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻(zu)曲線(xian)圖和如圖5.13所示(shi)的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)阻(zu)抗值(zhi)曲線(xian)圖。電(dian)荷轉移電(dian)阻(zu)阻(zu)抗值(zhi)和鈍化膜(mo)阻(zu)抗值(zhi)如表5.4所列。
從(cong)圖5.12中可以看出，隨著(zhu)3.5%NaCl溶液溫度的(de)(de)升(sheng)高，不同(tong)固(gu)溶處理的(de)(de)雙相不銹鋼的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反(fan)(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)(dian)阻(zu)降低(di)，電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反(fan)(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)阻(zu)力下降，電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反(fan)(fan)(fan)應(ying)變快。耐蝕性能(neng)下降。
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。
從表(biao)5.4中(zhong)可以看出；不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)電(dian)化學反應的(de)(de)(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻阻抗(kang)值(zhi)遠小于(yu)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)阻抗(kang)值(zhi)，說明雙相不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)0.5mol/L 3.5%NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性主要是(shi)由(you)其表(biao)面的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)的(de)(de)(de)穩定(ding)性決定(ding)。
從圖5.12和圖5.13中(zhong)可以(yi)看出，1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理(li)的(de)雙(shuang)相不銹鋼的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜阻(zu)(zu)(zu)抗值和電(dian)(dian)荷轉移(yi)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)阻(zu)(zu)(zu)抗值較(jiao)(jiao)高，說明1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理(li)的(de)試(shi)樣(yang)的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜較(jiao)(jiao)穩定(ding)，電(dian)(dian)化(hua)學反應阻(zu)(zu)(zu)力(li)較(jiao)(jiao)高，腐(fu)蝕(shi)速率較(jiao)(jiao)慢，耐蝕(shi)性(xing)能較(jiao)(jiao)好。而950℃固(gu)溶(rong)處理(li)的(de)試(shi)樣(yang)中(zhong)存(cun)在較(jiao)(jiao)多(duo)σ相，降(jiang)低了(le)表面的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜的(de)穩定(ding)性(xing)，表現出較(jiao)(jiao)低的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜阻(zu)(zu)(zu)抗值；同時在其(qi)周(zhou)圍存(cun)在貧鉻(ge)區，加速了(le)腐(fu)蝕(shi)，表現出較(jiao)(jiao)低的(de)電(dian)(dian)荷轉移(yi)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)值。對于1150℃/30min 固(gu)溶(rong)處理(li)的(de)試(shi)樣(yang)，其(qi)組織(zhi)中(zhong)含有過量的(de)鐵素體，導致耐點蝕(shi)當量降(jiang)低，點蝕(shi)電(dian)(dian)位較(jiao)(jiao)1050℃/30min固(gu)溶(rong)處理(li)的(de)雙(shuang)相不銹鋼的(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)位低。
以上結(jie)(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，阻抗(kang)測試(shi)結(jie)(jie)果(guo)與極化曲線測試(shi)得到(dao)的結(jie)(jie)果(guo)是一致的，二者都說明(ming)1050℃/30min固溶(rong)處(chu)理的試(shi)樣(yang)的耐點蝕性能較好。
