1. 動(dong)電位極(ji)化曲線(xian)分析
不同固溶處理后的2205雙(shuang)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(ke)(ke)以看出，隨著(zhu)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高，不(bu)同固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)下降。并且(qie)可(ke)(ke)以看出，當溫(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)(sheng)高至45℃時(shi)，不(bu)同固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)下降的(de)(de)(de)趨勢(shi)(shi)較為平緩；當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)進一步升(sheng)(sheng)高至60℃時(shi)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)急劇(ju)下降，而1050℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位(wei)下降趨勢(shi)(shi)依然(ran)平緩，這說明隨著(zhu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高，1050℃/30min 固溶(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕敏感性較低(di)，且(qie)鈍化(hua)膜更加穩定。
從(cong)(cong)表5.3中也可以看(kan)出，對(dui)于(yu)950℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)(qi)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)1.0784V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.50873V;對(dui)于(yu)1000℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)(qi)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)1.084V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.51305V;對(dui)于(yu)1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCI溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)(qi)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)1.1348V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.24171V;對(dui)于(yu)1100℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)(qi)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)1.1255V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.62659V;對(dui)于(yu)1150/30min℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)(shi)，其(qi)(qi)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)從(cong)(cong)1.073V下降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)為0.42143V.綜上所述(shu)可以看(kan)出，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)較高(gao)(gao)，以及點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)隨著(zhu)溶(rong)(rong)液(ye)溫度(du)升(sheng)高(gao)(gao)而(er)(er)下降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值較低，說明(ming)其(qi)(qi)1050℃固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)敏感性較低。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)低，耐點(dian)蝕(shi)性能有(you)所下降(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固溶(rong)處理(li)的2205雙(shuang)相不銹鋼在(zai)20℃3.5%NaCl溶(rong)液中極化后的點蝕形貌如圖5.9所示。圖中淡色(se)部分為(wei)(wei)奧氏(shi)體，深色(se)部分為(wei)(wei)鐵(tie)素(su)體，黑(hei)色(se)部分為(wei)(wei)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(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)(han)(han)有較高(gao)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在氧化(hua)性(xing)(xing)介質中(zhong)其(qi)表(biao)面會生成(cheng)一(yi)層鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)保(bao)護基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。由(you)于CI-對(dui)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)存(cun)(cun)在破壞性(xing)(xing)，甚至通(tong)過鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)間(jian)隙，與(yu)基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)接觸，使(shi)得基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)發生溶(rong)解。鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)能(neng)夠反映其(qi)對(dui)金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)護程度，而點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)能(neng)夠反映鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)。通(tong)常情況下(xia)，點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)越高(gao)，金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)越好。由(you)第(di)3章可知，當(dang)固溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度為1050℃時，2205雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)之比約為1:1,且(qie)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)布(bu)較均勻，Cr和(he)Mo在鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)布(bu)和(he)N在奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)布(bu)較均勻，整體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)較高(gao)，表(biao)現出較好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)。當(dang)固溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度為950℃時，大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)σ相會沿著(zhu)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶界析(xi)(xi)出，而σ相是一(yi)種硬(ying)脆相，其(qi)周(zhou)圍(wei)會存(cun)(cun)在貧鉻區(qu)，它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在顯(xian)著(zhu)降低材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)能(neng)和(he)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)，且(qie)σ相的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)出使(shi)其(qi)存(cun)(cun)在區(qu)域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)(mo)薄弱，使(shi)得點(dian)蝕(shi)(shi)電位(wei)較低，點(dian)蝕(shi)(shi)更容易發生。當(dang)固溶(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度升高(gao)至1150℃時，基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)百分(fen)(fen)比為59%,而奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)百分(fen)(fen)比為41%,鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)過多，導(dao)致鐵素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點(dian)蝕(shi)(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)下(xia)降，造(zao)成(cheng)耐點(dian)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)下(xia)降。
2. 交流阻(zu)抗(kang)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)等效電路，利用軟件(jian)ZSimpWin進行(xing)阻(zu)(zu)抗的(de)(de)擬合，得(de)到如圖(tu)5.12所示(shi)的(de)(de)電荷轉移電阻(zu)(zu)曲線(xian)圖(tu)和如圖(tu)5.13所示(shi)的(de)(de)鈍化膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)曲線(xian)圖(tu)。電荷轉移電阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗值(zhi)和鈍化膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)如表5.4所列。
從圖5.12中可以(yi)看出，隨著(zhu)3.5%NaCl溶液溫度的(de)升(sheng)高(gao)，不(bu)同固溶處理(li)的(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)電(dian)化(hua)(hua)學反(fan)(fan)應的(de)電(dian)荷轉移電(dian)阻降(jiang)(jiang)低，電(dian)化(hua)(hua)學反(fan)(fan)應的(de)阻力下降(jiang)(jiang)，電(dian)化(hua)(hua)學反(fan)(fan)應變(bian)快。耐(nai)蝕性能下降(jiang)(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(biao)(biao)5.4中(zhong)可(ke)以看出；不銹鋼的(de)電化學反應的(de)電荷轉移電阻阻抗(kang)(kang)值遠(yuan)小于不銹鋼的(de)鈍(dun)化膜(mo)阻抗(kang)(kang)值，說明雙相不銹鋼在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中(zhong)的(de)耐(nai)蝕性(xing)主要(yao)是由其表(biao)(biao)面的(de)鈍(dun)化膜(mo)的(de)穩定(ding)性(xing)決定(ding)。
從(cong)圖5.12和(he)圖5.13中(zhong)(zhong)可以看出(chu)，1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙相不銹(xiu)鋼的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜阻(zu)(zu)抗值和(he)電荷(he)轉移電阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗值較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高，說明1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)穩定，電化(hua)學反(fan)應阻(zu)(zu)力較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高，腐(fu)蝕速率較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)慢(man)，耐蝕性能較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)好。而950℃固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試(shi)樣中(zhong)(zhong)存(cun)在較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)多σ相，降低了表面的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜的(de)(de)穩定性，表現(xian)出(chu)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜阻(zu)(zu)抗值；同時在其周圍(wei)存(cun)在貧鉻區，加速了腐(fu)蝕，表現(xian)出(chu)較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)低的(de)(de)電荷(he)轉移電阻(zu)(zu)值。對于1150℃/30min 固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)試(shi)樣，其組織中(zhong)(zhong)含有過量(liang)的(de)(de)鐵素體，導致耐點蝕當量(liang)降低，點蝕電位較(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)1050℃/30min固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)雙相不銹(xiu)鋼的(de)(de)點蝕電位低。
以上結(jie)果(guo)表明(ming)，阻抗(kang)測試結(jie)果(guo)與極化曲線(xian)測試得到(dao)的結(jie)果(guo)是一(yi)致的，二(er)者都說(shuo)明(ming)1050℃/30min固溶處理的試樣的耐點(dian)蝕性能(neng)較(jiao)好。
