1. 動電(dian)位極化曲(qu)線分析
不同固溶處理后的2205雙相不銹(xiu)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。
從圖5.8中可(ke)以(yi)看出，隨著3.5%NaCl溶液的(de)(de)(de)(de)溫度的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)，不(bu)(bu)同固(gu)(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位下降(jiang)(jiang)。并(bing)且(qie)可(ke)以(yi)看出，當(dang)溫度從20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)45℃時(shi)，不(bu)(bu)同固(gu)(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位下降(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢較為(wei)平(ping)緩；當(dang)3.5%NaCl溶液的(de)(de)(de)(de)溫度進一步升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)60℃時(shi)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位急劇下降(jiang)(jiang)，而(er)1050℃/30min固(gu)(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)位下降(jiang)(jiang)趨(qu)勢依然平(ping)緩，這說明(ming)隨著溶液溫度的(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)，1050℃/30min 固(gu)(gu)溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕敏感性較低，且(qie)鈍化(hua)膜(mo)更加穩定(ding)。
從(cong)表5.3中也可以(yi)看出(chu)，對(dui)于(yu)(yu)950℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)而(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度從(cong)20℃升高(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.0784V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)(fu)為(wei)(wei)0.50873V;對(dui)于(yu)(yu)1000℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)而(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度從(cong)20℃升高(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.084V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)(fu)為(wei)(wei)0.51305V;對(dui)于(yu)(yu)1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)而(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCI溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度從(cong)20℃升高(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.1348V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)(fu)為(wei)(wei)0.24171V;對(dui)于(yu)(yu)1100℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)而(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度從(cong)20℃升高(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.1255V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)(fu)為(wei)(wei)0.62659V;對(dui)于(yu)(yu)1150/30min℃固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)而(er)言(yan)(yan)(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)溫(wen)度從(cong)20℃升高(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)(qi)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)1.073V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)(fu)(fu)(fu)為(wei)(wei)0.42143V.綜上(shang)所述可以(yi)看出(chu)，1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)較高(gao)，以(yi)及點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著溶(rong)(rong)(rong)液(ye)溫(wen)度升高(gao)而(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)幅(fu)(fu)(fu)(fu)值較低(di)(di)，說明其(qi)(qi)1050℃固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕敏(min)感(gan)性較低(di)(di)。而(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)都比1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)低(di)(di)，耐(nai)點(dian)(dian)蝕性能(neng)有所下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固溶處理的2205雙相(xiang)不(bu)銹鋼在20℃3.5%NaCl溶液中極(ji)化后的點蝕形貌如圖5.9所示。圖中淡色部分(fen)(fen)為奧氏體(ti)，深色部分(fen)(fen)為鐵素體(ti)，黑色部分(fen)(fen)為點蝕坑。
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(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)有較(jiao)高(gao)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在(zai)氧化(hua)性(xing)介質中(zhong)其(qi)(qi)表(biao)面會(hui)生成一(yi)層(ceng)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)保護基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)。由(you)于CI-對(dui)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)存(cun)在(zai)破壞性(xing)，甚至(zhi)通過鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)間隙，與(yu)基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)金(jin)(jin)屬(shu)接觸，使(shi)得基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)發生溶(rong)解。鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)能(neng)(neng)(neng)夠反映其(qi)(qi)對(dui)金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)保護程(cheng)度(du)，而點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位能(neng)(neng)(neng)夠反映鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。通常(chang)情況下，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位越高(gao)，金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)越好。由(you)第3章可知，當(dang)固(gu)溶(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)1050℃時，2205雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)與(yu)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)之比約為(wei)(wei)1:1,且鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)分布較(jiao)均勻(yun)，Cr和(he)Mo在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)分布和(he)N在(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)分布較(jiao)均勻(yun)，整體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)當(dang)量(liang)較(jiao)高(gao)，表(biao)現(xian)出(chu)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。當(dang)固(gu)溶(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)為(wei)(wei)950℃時，大量(liang)的(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)會(hui)沿(yan)著(zhu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)界析(xi)出(chu)，而σ相(xiang)是(shi)一(yi)種硬(ying)脆相(xiang)，其(qi)(qi)周(zhou)圍會(hui)存(cun)在(zai)貧鉻(ge)區(qu)，它(ta)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)顯著(zhu)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)材料的(de)(de)(de)(de)力學性(xing)能(neng)(neng)(neng)和(he)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)，且σ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)使(shi)其(qi)(qi)存(cun)在(zai)區(qu)域的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)(dun)化(hua)膜(mo)薄弱，使(shi)得點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)位較(jiao)低(di)，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)更容易發生。當(dang)固(gu)溶(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)至(zhi)1150℃時，基(ji)(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)百(bai)分比為(wei)(wei)59%,而奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)百(bai)分比為(wei)(wei)41%,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)(han)量(liang)過多，導(dao)致(zhi)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)當(dang)量(liang)下降(jiang)(jiang)(jiang)，造(zao)成耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)(neng)下降(jiang)(jiang)(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）。
根據圖(tu)5.11的(de)等效電(dian)路，利用軟件ZSimpWin進行阻(zu)抗的(de)擬合，得到如圖(tu)5.12所示的(de)電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)電(dian)阻(zu)曲線圖(tu)和如圖(tu)5.13所示的(de)鈍(dun)化膜(mo)阻(zu)抗值(zhi)曲線圖(tu)。電(dian)荷(he)轉(zhuan)移(yi)電(dian)阻(zu)阻(zu)抗值(zhi)和鈍(dun)化膜(mo)阻(zu)抗值(zhi)如表5.4所列。
從(cong)圖5.12中(zhong)可以(yi)看出，隨著3.5%NaCl溶液溫(wen)度(du)的升高，不(bu)同固溶處(chu)理的雙(shuang)相不(bu)銹鋼的電(dian)(dian)化學(xue)反(fan)應(ying)(ying)的電(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)阻(zu)降(jiang)(jiang)低，電(dian)(dian)化學(xue)反(fan)應(ying)(ying)的阻(zu)力下降(jiang)(jiang)，電(dian)(dian)化學(xue)反(fan)應(ying)(ying)變快(kuai)。耐蝕性能(neng)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5.4中(zhong)可以看出；不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)電化(hua)學反應的(de)電荷(he)轉移電阻(zu)阻(zu)抗(kang)值遠小于不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)鈍(dun)化(hua)膜阻(zu)抗(kang)值，說明(ming)雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液(ye)中(zhong)的(de)耐蝕(shi)性主要是由(you)其表面的(de)鈍(dun)化(hua)膜的(de)穩定性決定。
從(cong)圖5.12和圖5.13中(zhong)可以看出(chu)，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處理的(de)(de)雙相不(bu)銹鋼的(de)(de)鈍(dun)(dun)化膜(mo)阻抗值(zhi)和電(dian)(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)(dian)阻阻抗值(zhi)較(jiao)高，說(shuo)明1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處理的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)鈍(dun)(dun)化膜(mo)較(jiao)穩(wen)定，電(dian)(dian)(dian)化學(xue)反應阻力較(jiao)高，腐蝕(shi)速(su)率較(jiao)慢，耐(nai)蝕(shi)性(xing)能較(jiao)好。而950℃固(gu)(gu)(gu)溶處理的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)(zai)較(jiao)多σ相，降(jiang)低(di)了(le)表(biao)(biao)面的(de)(de)鈍(dun)(dun)化膜(mo)的(de)(de)穩(wen)定性(xing)，表(biao)(biao)現(xian)出(chu)較(jiao)低(di)的(de)(de)鈍(dun)(dun)化膜(mo)阻抗值(zhi)；同時在(zai)(zai)(zai)其(qi)周圍存(cun)在(zai)(zai)(zai)貧鉻(ge)區(qu)，加(jia)速(su)了(le)腐蝕(shi)，表(biao)(biao)現(xian)出(chu)較(jiao)低(di)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)荷轉移電(dian)(dian)(dian)阻值(zhi)。對于(yu)1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶處理的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)，其(qi)組織(zhi)中(zhong)含有過量(liang)的(de)(de)鐵素體，導致耐(nai)點蝕(shi)當量(liang)降(jiang)低(di)，點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位較(jiao)1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶處理的(de)(de)雙相不(bu)銹鋼的(de)(de)點蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位低(di)。
以上(shang)結(jie)果表明(ming)，阻抗測試結(jie)果與極化曲線測試得(de)到的(de)(de)結(jie)果是(shi)一致(zhi)的(de)(de)，二者都說明(ming)1050℃/30min固溶處理(li)的(de)(de)試樣(yang)的(de)(de)耐點蝕性能較(jiao)好(hao)。
