1. 動電位極(ji)化曲線分析(xi)
圖5.14為不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼在0.5mol/L 硫酸溶液中的極化曲線，從圖中可以看出，不同固溶溫度下的試樣極化曲線形狀相似，在陽極區都有一個很寬的鈍化區間，并且鈍化區寬度基本相同，均在－0.2~0.9V之間。這是由于硫酸是一種氧化性酸，雙相不銹鋼中Cr元素含量較高，Cr元素不僅可以降低雙相不銹鋼鈍化的難度，而且可以提高鈍化膜的穩定性，因此，處于0.5mol/L 硫酸溶液環境中在陽極溶解的過程中會發生鈍化。其具體擬合值如表5.5所列。
表5.5中Esorr代表自腐蝕電位，Icorr代表自腐蝕電流Ip代表維鈍電流，自腐蝕電位只能代表材料的耐蝕傾向，而自腐蝕電流則可表示材料在溶液中的實際腐蝕速率。由表5.5中數據可知，不同固溶處理溫度下試樣的自腐蝕電位均在－0.4~-0.3V之間，自腐蝕電流大小均為10-6級別，這表明固溶溫度對雙相不銹鋼在硫酸溶液中的耐蝕性能沒有本質的改變，但是也有一些影響。當固溶溫度為950℃時，自腐蝕電流為6.92×10-6(A/c㎡),為所有固溶溫度試樣的最大值；當固溶溫度為1050℃時，自腐蝕電流為1.91×10-6(A/c㎡),為所有固溶溫度試樣的最小值。這表明，當固溶溫度為1050℃時，2205雙相不銹鋼在0.5mol/L 硫酸溶液中耐蝕性能達到最佳；當溫度為950℃時，由于σ相的影響，導致雙相不(bu)銹鋼耐蝕性能變差。
維鈍電流密度的大小可以反映出材料鈍化膜的穩定性，維鈍電流密度越大說明鈍化膜穩定性越差。因此，當固溶溫度為950℃時，維鈍電流密度為1.58×10-4(A/c㎡),比其他固溶溫度下試樣的維鈍電流密度大了一個數量級，為所有固溶溫度試樣的最大值；當固溶溫度為1050℃時，維鈍電流密度為1.75×10-5（A/c㎡),為所有固溶溫度試樣的最小值。這表明1050℃固溶溫度下，在0.5mol/L 硫酸溶液中材料表面形成的鈍化膜最穩定也最致密；當溫度為950℃時，在0.5mol/L 硫酸溶液中材料表面形成的鈍化膜最不穩定，這是因為σ相的析出導致鐵素體與奧氏體中的Cr元素偏聚其中，導致σ相周圍形成貧Cr區，Cr元素為鈍化膜形成的組要元素，因此，材料表面不能形成很好的鈍化膜，鈍化膜的耐蝕性能下降。
圖5.15為(wei)不(bu)同(tong)固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)(du)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在0.5mol/L 硫酸溶液中自腐蝕電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)和(he)(he)維(wei)鈍(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)曲線，從圖中可以看出(chu)，自腐蝕電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)和(he)(he)維(wei)鈍(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)具有(you)相(xiang)(xiang)同(tong)的(de)趨勢，隨著(zhu)固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)增加(jia)，2205雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)自腐蝕電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)和(he)(he)維(wei)鈍(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)均(jun)先下降(jiang)(jiang)后(hou)上升。當(dang)(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)950℃時(shi)(shi)，材(cai)料的(de)耐蝕性(xing)(xing)能和(he)(he)鈍(dun)(dun)化(hua)膜穩定性(xing)(xing)均(jun)為(wei)最(zui)差，主要是(shi)由于σ相(xiang)(xiang)的(de)析(xi)出(chu)所(suo)導致。當(dang)(dang)(dang)固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)(du)達(da)(da)(da)到(dao)1000℃后(hou)，σ相(xiang)(xiang)消(xiao)失，雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中只存在鐵素(su)(su)體(ti)(ti)與(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)兩(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)，消(xiao)除了第(di)二相(xiang)(xiang)給材(cai)料耐蝕性(xing)(xing)能帶來的(de)負面影(ying)響，其耐蝕性(xing)(xing)能和(he)(he)鈍(dun)(dun)化(hua)膜穩定性(xing)(xing)均(jun)較950℃時(shi)(shi)有(you)明顯提高(gao)。當(dang)(dang)(dang)溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)1050℃時(shi)(shi)耐蝕性(xing)(xing)能和(he)(he)鈍(dun)(dun)化(hua)膜穩定性(xing)(xing)達(da)(da)(da)到(dao)最(zui)佳(jia)，此(ci)(ci)時(shi)(shi)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)兩(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比例(li)基本(ben)達(da)(da)(da)到(dao)1:1.表5.6為(wei)各固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)(du)下2205雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)Cr、Mo、Ni的(de)元素(su)(su)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)，由表可知(zhi)，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中Cr、Mo元素(su)(su)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)基本(ben)相(xiang)(xiang)同(tong)，而鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中Cr元素(su)(su)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)和(he)(he)Mo元素(su)(su)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)最(zui)高(gao)，即此(ci)(ci)時(shi)(shi)各元素(su)(su)在兩(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)中的(de)分布達(da)(da)(da)到(dao)最(zui)佳(jia)狀(zhuang)態。隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)繼續(xu)升高(gao)，自腐蝕電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)和(he)(he)維(wei)鈍(dun)(dun)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)均(jun)上升，并與(yu)1200℃時(shi)(shi)達(da)(da)(da)到(dao)另外(wai)一個峰(feng)值(zhi)。由于隨著(zhu)固(gu)溶溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)升高(gao)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)與(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)兩(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)比例(li)逐漸偏離(li)1:1,而從表5.6中可以看出(chu)此(ci)(ci)時(shi)(shi)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)不(bu)斷增加(jia)，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)逐漸降(jiang)(jiang)低，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)中Cr和(he)(he)Mo元素(su)(su)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)降(jiang)(jiang)低，各元素(su)(su)在兩(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)中的(de)分布偏離(li)最(zui)佳(jia)狀(zhuang)態。因此(ci)(ci)，其耐蝕性(xing)(xing)和(he)(he)鈍(dun)(dun)化(hua)膜穩定性(xing)(xing)均(jun)變差。
2. 交流阻抗(kang)測試分(fen)析
圖(tu)(tu)(tu)5.16為不同固溶(rong)溫(wen)度試(shi)樣在0.5mol/L 硫酸溶(rong)液(ye)中的電(dian)化(hua)學阻抗(kang)譜Nyquist 曲(qu)線圖(tu)(tu)(tu)。從圖(tu)(tu)(tu)5.16中可知，所有(you)固溶(rong)溫(wen)度下試(shi)樣的Nyquist 曲(qu)線均由～個較大(da)的半圓弧構成。比較半圓弧的直(zhi)徑可知：1050℃>1000℃>1100℃>1150℃>1200℃>950℃.Nyquist曲(qu)線半圓弧的直(zhi)徑代表了材料(liao)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)能，直(zhi)徑越大(da)說(shuo)明(ming)材料(liao)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)能越好。因此，材料(liao)在1050℃時(shi)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)能最(zui)好，950℃時(shi)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)能最(zui)差，這(zhe)與極(ji)化(hua)曲(qu)線的結果相(xiang)一致。
不(bu)(bu)同固溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)溫度(du)(du)(du)(du)下2205雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)阻抗(kang)等效電(dian)(dian)(dian)路和(he)擬合(he)數據如圖5.17和(he)表(biao)5.7所(suo)示。表(biao)5.7中(zhong)Rsol為(wei)(wei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)電(dian)(dian)(dian)阻，Cl為(wei)(wei)雙電(dian)(dian)(dian)層電(dian)(dian)(dian)容(rong)，Rl為(wei)(wei)極化(hua)電(dian)(dian)(dian)阻。溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)電(dian)(dian)(dian)阻在2~6Ω/c㎡內波動，相(xiang)比較(jiao)極化(hua)電(dian)(dian)(dian)阻可以(yi)忽(hu)略不(bu)(bu)計，說明溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)本身的(de)影響很小。極化(hua)電(dian)(dian)(dian)阻R1隨固溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)變化(hua)曲線(xian)如圖5.18所(suo)示。從圖5.18中(zhong)可以(yi)看(kan)出(chu)，R1在1050℃達(da)(da)到(dao)最(zui)大值27290Ω/c㎡,在950℃達(da)(da)到(dao)最(zui)小值2579Ω/c㎡,并且隨著固溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)升高(gao)先增大后(hou)減小。表(biao)明當固溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)溫度(du)(du)(du)(du)達(da)(da)到(dao)1050℃時，雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)鈍化(hua)膜穩(wen)定性和(he)致密(mi)程度(du)(du)(du)(du)最(zui)佳，與溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)進行(xing)反(fan)應的(de)速度(du)(du)(du)(du)最(zui)小，反(fan)應難度(du)(du)(du)(du)最(zui)大。這與極化(hua)曲線(xian)得到(dao)的(de)結果相(xiang)致。
