1. 動電位極化曲線分析
圖5.14為不同固溶溫度下2205雙相不銹(xiu)鋼(gang)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(xiang)不(bu)銹(xiu)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)(wei)(wei)不(bu)同(tong)固(gu)溶(rong)(rong)溫(wen)度雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在0.5mol/L 硫酸溶(rong)(rong)液中(zhong)自(zi)腐(fu)(fu)蝕電(dian)流(liu)(liu)(liu)和(he)維(wei)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)電(dian)流(liu)(liu)(liu)曲線，從圖中(zhong)可(ke)以看(kan)出，自(zi)腐(fu)(fu)蝕電(dian)流(liu)(liu)(liu)和(he)維(wei)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)電(dian)流(liu)(liu)(liu)具有(you)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)趨勢，隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)固(gu)溶(rong)(rong)溫(wen)度的(de)(de)(de)增(zeng)加，2205雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)自(zi)腐(fu)(fu)蝕電(dian)流(liu)(liu)(liu)和(he)維(wei)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)電(dian)流(liu)(liu)(liu)均(jun)(jun)(jun)先下降后上(shang)升。當溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)950℃時，材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)膜穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)均(jun)(jun)(jun)為(wei)(wei)(wei)最(zui)差(cha)，主要是由于σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)析(xi)出所導致。當固(gu)溶(rong)(rong)溫(wen)度達(da)(da)到(dao)1000℃后，σ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)消(xiao)失，雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)只存在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，消(xiao)除了第(di)二相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)給材(cai)料(liao)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)帶來的(de)(de)(de)負(fu)面影(ying)響，其(qi)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)膜穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)均(jun)(jun)(jun)較950℃時有(you)明(ming)顯提高(gao)(gao)(gao)。當溫(wen)度為(wei)(wei)(wei)1050℃時耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)和(he)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)膜穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)達(da)(da)到(dao)最(zui)佳(jia)，此時雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例基本(ben)達(da)(da)到(dao)1:1.表(biao)(biao)5.6為(wei)(wei)(wei)各(ge)固(gu)溶(rong)(rong)溫(wen)度下2205雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)Cr、Mo、Ni的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)，由表(biao)(biao)可(ke)知，奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)Cr、Mo元(yuan)(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)基本(ben)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，而鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)Cr元(yuan)(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)和(he)Mo元(yuan)(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)最(zui)高(gao)(gao)(gao)，即此時各(ge)元(yuan)(yuan)素(su)(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)布達(da)(da)到(dao)最(zui)佳(jia)狀態(tai)。隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)溫(wen)度的(de)(de)(de)繼續升高(gao)(gao)(gao)，自(zi)腐(fu)(fu)蝕電(dian)流(liu)(liu)(liu)和(he)維(wei)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)電(dian)流(liu)(liu)(liu)均(jun)(jun)(jun)上(shang)升，并與(yu)1200℃時達(da)(da)到(dao)另外一個峰值(zhi)。由于隨(sui)著(zhu)(zhu)(zhu)固(gu)溶(rong)(rong)溫(wen)度的(de)(de)(de)升高(gao)(gao)(gao)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)與(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例逐漸偏(pian)離1:1,而從表(biao)(biao)5.6中(zhong)可(ke)以看(kan)出此時鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)不(bu)斷增(zeng)加，奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)(liang)(liang)逐漸降低，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)Cr和(he)Mo元(yuan)(yuan)素(su)(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)降低，各(ge)元(yuan)(yuan)素(su)(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)布偏(pian)離最(zui)佳(jia)狀態(tai)。因此，其(qi)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)和(he)鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)膜穩定(ding)性(xing)(xing)(xing)均(jun)(jun)(jun)變差(cha)。
2. 交流阻抗測(ce)試分(fen)析
圖5.16為不同固溶溫度試樣在0.5mol/L 硫(liu)酸溶液中(zhong)的(de)(de)電化學阻抗譜(pu)Nyquist 曲(qu)(qu)線(xian)圖。從圖5.16中(zhong)可知，所有固溶溫度下試樣的(de)(de)Nyquist 曲(qu)(qu)線(xian)均由～個較大的(de)(de)半圓(yuan)弧(hu)構(gou)成。比較半圓(yuan)弧(hu)的(de)(de)直(zhi)徑可知：1050℃>1000℃>1100℃>1150℃>1200℃>950℃.Nyquist曲(qu)(qu)線(xian)半圓(yuan)弧(hu)的(de)(de)直(zhi)徑代(dai)表(biao)了材料耐(nai)蝕性(xing)能(neng)，直(zhi)徑越大說明(ming)材料耐(nai)蝕性(xing)能(neng)越好(hao)。因此，材料在1050℃時(shi)(shi)耐(nai)蝕性(xing)能(neng)最好(hao)，950℃時(shi)(shi)耐(nai)蝕性(xing)能(neng)最差，這與極化曲(qu)(qu)線(xian)的(de)(de)結(jie)果相(xiang)一致。
不同(tong)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)溫(wen)度(du)(du)下2205雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)阻(zu)抗等效電(dian)(dian)(dian)路和擬合數(shu)據如圖5.17和表(biao)5.7所示(shi)。表(biao)5.7中Rsol為(wei)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)，Cl為(wei)雙(shuang)電(dian)(dian)(dian)層電(dian)(dian)(dian)容，Rl為(wei)極化電(dian)(dian)(dian)阻(zu)。溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)在2~6Ω/c㎡內波動，相(xiang)(xiang)比較極化電(dian)(dian)(dian)阻(zu)可以忽略(lve)不計，說明(ming)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)本(ben)身的(de)影響(xiang)很小(xiao)。極化電(dian)(dian)(dian)阻(zu)R1隨固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)溫(wen)度(du)(du)的(de)變化曲線如圖5.18所示(shi)。從圖5.18中可以看(kan)出，R1在1050℃達到最大(da)(da)值27290Ω/c㎡,在950℃達到最小(xiao)值2579Ω/c㎡,并(bing)且隨著固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)溫(wen)度(du)(du)的(de)升高先增大(da)(da)后減小(xiao)。表(biao)明(ming)當(dang)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)溫(wen)度(du)(du)達到1050℃時，雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)鈍化膜穩(wen)定性和致密程(cheng)度(du)(du)最佳(jia)，與(yu)(yu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)進行反(fan)應的(de)速度(du)(du)最小(xiao)，反(fan)應難度(du)(du)最大(da)(da)。這與(yu)(yu)極化曲線得到的(de)結果相(xiang)(xiang)致。
