1. 動電位極化曲線(xian)分(fen)析
不同固溶處理后的2205雙相(xiang)不銹鋼(gang)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(hua)膜(mo)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)以(yi)看出，隨(sui)著3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高，不(bu)同固(gu)溶(rong)(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位下降(jiang)(jiang)。并且可(ke)以(yi)看出，當溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高至45℃時，不(bu)同固(gu)溶(rong)(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位下降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)趨勢較為平(ping)(ping)緩(huan)；當3.5%NaCl溶(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫度(du)進一(yi)步(bu)升(sheng)高至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)溶(rong)(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位急劇下降(jiang)(jiang)，而1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位下降(jiang)(jiang)趨勢依然(ran)平(ping)(ping)緩(huan)，這說明隨(sui)著溶(rong)(rong)液溫度(du)的(de)(de)(de)升(sheng)高，1050℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)處理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕敏感性(xing)較低(di)，且鈍化膜更(geng)加穩定。
從(cong)表(biao)5.3中也可以看(kan)出(chu)，對(dui)(dui)(dui)于950℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)(qi)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從(cong)1.0784V下(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.50873V;對(dui)(dui)(dui)于1000℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)(qi)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從(cong)1.084V下(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.51305V;對(dui)(dui)(dui)于1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCI溶液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)(qi)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從(cong)1.1348V下(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.24171V;對(dui)(dui)(dui)于1100℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)(qi)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從(cong)1.1255V下(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.62659V;對(dui)(dui)(dui)于1150/30min℃固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)而(er)(er)言(yan)，當3.5%NaCl溶液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)從(cong)20℃升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)(qi)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)從(cong)1.073V下(xia)降(jiang)(jiang)至(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)幅(fu)為0.42143V.綜上所(suo)述(shu)可以看(kan)出(chu)，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)較高(gao)(gao)，以及點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)隨(sui)著溶液(ye)(ye)(ye)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao)而(er)(er)下(xia)降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)幅(fu)值較低(di)，說明(ming)其(qi)(qi)(qi)1050℃固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕敏感性(xing)較低(di)。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)低(di)，耐點蝕性(xing)能有所(suo)下(xia)降(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固溶處理的(de)2205雙相不(bu)銹(xiu)鋼在20℃3.5%NaCl溶液中(zhong)極化后(hou)的(de)點(dian)蝕形貌(mao)如圖(tu)5.9所示。圖(tu)中(zhong)淡色(se)(se)部(bu)分為奧氏體(ti)，深色(se)(se)部(bu)分為鐵(tie)素體(ti)，黑色(se)(se)部(bu)分為點(dian)蝕坑(keng)。
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)不(bu)銹鋼(gang)中含(han)有較高(gao)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)介質中其(qi)表(biao)(biao)面會生成(cheng)一層(ceng)鈍(dun)化(hua)膜(mo)保(bao)護(hu)基(ji)體(ti)(ti)(ti)。由于CI-對鈍(dun)化(hua)膜(mo)存在(zai)破壞性(xing)(xing)(xing)，甚至通過鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)間(jian)隙，與基(ji)體(ti)(ti)(ti)金(jin)屬接觸，使(shi)得基(ji)體(ti)(ti)(ti)發(fa)生溶(rong)解。鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)夠(gou)反映其(qi)對金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)程度，而點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)能(neng)(neng)夠(gou)反映鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)(xing)(xing)。通常(chang)情況(kuang)下，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)越高(gao)，金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)越好。由第3章可知，當固溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)溫度為(wei)(wei)1050℃時，2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)基(ji)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)之比約為(wei)(wei)1:1,且鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)較均勻，Cr和(he)Mo在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)分(fen)布(bu)和(he)N在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)分(fen)布(bu)較均勻，整體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)當量(liang)較高(gao)，表(biao)(biao)現出較好的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。當固溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)溫度為(wei)(wei)950℃時，大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)會沿著鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)－奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶界(jie)析(xi)出，而σ相(xiang)是一種硬脆相(xiang)，其(qi)周(zhou)圍(wei)會存在(zai)貧鉻區，它的(de)(de)(de)(de)存在(zai)顯(xian)著降(jiang)低材料的(de)(de)(de)(de)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)和(he)耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)，且σ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)析(xi)出使(shi)其(qi)存在(zai)區域的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)薄(bo)弱，使(shi)得點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電位(wei)較低，點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)更容易發(fa)生。當固溶(rong)處理的(de)(de)(de)(de)溫度升高(gao)至1150℃時，基(ji)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)百分(fen)比為(wei)(wei)59%,而奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)百分(fen)比為(wei)(wei)41%,鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)過多(duo)，導致鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)當量(liang)下降(jiang)，造成(cheng)耐點(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)下降(jiang)。
2. 交流阻抗測試分析
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(gen)據圖5.11的(de)等效電路(lu)，利用軟件ZSimpWin進(jin)行阻(zu)抗(kang)的(de)擬合，得到如(ru)圖5.12所示(shi)的(de)電荷轉(zhuan)移電阻(zu)曲(qu)線圖和如(ru)圖5.13所示(shi)的(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)抗(kang)值曲(qu)線圖。電荷轉(zhuan)移電阻(zu)阻(zu)抗(kang)值和鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)阻(zu)抗(kang)值如(ru)表5.4所列(lie)。
從圖(tu)5.12中可以看出，隨著3.5%NaCl溶液溫度的(de)升高，不同(tong)固溶處理的(de)雙相(xiang)不銹鋼的(de)電化學(xue)反(fan)應的(de)電荷轉(zhuan)移電阻降(jiang)低，電化學(xue)反(fan)應的(de)阻力(li)下(xia)降(jiang)，電化學(xue)反(fan)應變快。耐(nai)蝕性能(neng)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(biao)5.4中可以看出；不銹鋼的電化學反(fan)應(ying)的電荷(he)轉(zhuan)移電阻(zu)(zu)阻(zu)(zu)抗值(zhi)遠小于不銹鋼的鈍化膜阻(zu)(zu)抗值(zhi)，說明雙相(xiang)不銹鋼在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的耐蝕(shi)性(xing)主要是(shi)由其表(biao)面的鈍化膜的穩定(ding)性(xing)決定(ding)。
從圖5.12和圖5.13中(zhong)可以看(kan)出，1050℃/30min固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜阻(zu)抗(kang)值(zhi)和電(dian)(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)抗(kang)值(zhi)較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)，說明1050℃/30min固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)試樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜較(jiao)(jiao)(jiao)穩(wen)定，電(dian)(dian)(dian)化(hua)學反應(ying)阻(zu)力較(jiao)(jiao)(jiao)高(gao)(gao)，腐(fu)蝕(shi)速率較(jiao)(jiao)(jiao)慢(man)，耐蝕(shi)性(xing)能較(jiao)(jiao)(jiao)好(hao)。而950℃固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)試樣(yang)(yang)中(zhong)存在(zai)較(jiao)(jiao)(jiao)多σ相(xiang)(xiang)，降低(di)了表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性(xing)，表現(xian)出較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)膜阻(zu)抗(kang)值(zhi)；同時(shi)在(zai)其周(zhou)圍存在(zai)貧鉻(ge)區，加速了腐(fu)蝕(shi)，表現(xian)出較(jiao)(jiao)(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)(dian)阻(zu)值(zhi)。對于1150℃/30min 固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)試樣(yang)(yang)，其組(zu)織中(zhong)含(han)有過(guo)量的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體，導致耐點蝕(shi)當量降低(di)，點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位較(jiao)(jiao)(jiao)1050℃/30min固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位低(di)。
以(yi)上(shang)結(jie)果(guo)(guo)(guo)表明，阻抗(kang)測試結(jie)果(guo)(guo)(guo)與極化曲線測試得到的結(jie)果(guo)(guo)(guo)是一致的，二者(zhe)都說(shuo)明1050℃/30min固溶處理的試樣的耐點蝕(shi)性(xing)能較好。
