2205雙相不銹鋼具有比奧氏體不銹鋼更加優良的耐蝕性能，然而雙相不銹鋼由于鐵素體相的存在，在服役的過程中容易出現氫脆開裂，氫原子在雙相不銹鋼中不僅存在于晶格間隙，而且可以存在于位錯、晶界、空位等缺陷處，它們作為“陷阱”將氫原子牢牢“釘扎”。研究表明氫離子濃度，試樣厚度均會對氫滲透產生影響，因此，必須保證所有實驗的條件相同。6.2節采用式（6.1)計算雙相(xiang)不銹鋼整體的氫滲透系數，本節采用式（6.2)來計算不同固溶溫度下2205雙相不(bu)銹鋼單一相的氫擴散系數。


   圖6.6為不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼在0.5M硫酸溶液中的氫滲透曲線。從圖6.6中可以看出，當固溶溫度為1000℃時，2205雙相不銹鋼的tlag為170453s,根據式（6.2)可以求出氫擴散系數D,其值為8.80×10-14㎡/s;當固溶溫度為1150℃時，2205雙相不銹鋼的tlag為137517s,代入公式可求得氫擴展系數D,其值為1.09×10-13㎡/s。


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   圖6.7不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼單一相奧氏體的氫滲透曲線，當固溶溫度為1000℃時，單一相奧氏體的tlag為229030s;當固溶溫度升高至1150℃時，單一相奧氏體的tlag為278911s。同樣用式（6.2)可以分別求得固溶溫度為1000℃和1150℃時氫在2205雙相不銹鋼奧氏體單一相的擴散系數，其值分別為6.55×10-14㎡/s和5.37×10-14㎡/s.


   圖6.8為不同固溶溫度下2205雙相不銹鋼單一相鐵素體的氫滲透曲線，當固溶溫度為1000℃時，單一相鐵素體的t1ag為31102s;當固溶溫度升高至1150℃時，單一相奧氏體的為 10206s.由式（6.2)分別計算固溶溫度為1000℃和1150℃時氫在2205雙相不銹鋼鐵素體單一相的擴散系數，其值分別為4.82×10-13㎡/s和D=1.47×10-12㎡/s。


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   比(bi)(bi)較(jiao)相(xiang)(xiang)同溫(wen)度下2205雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼在上述三(san)種(zhong)條(tiao)件下的(de)氫(qing)擴散(san)系(xi)數可(ke)以(yi)得到如下結(jie)果：單一相(xiang)(xiang)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)＞整體(ti)(ti)＞單一相(xiang)(xiang)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)。產生(sheng)這種(zhong)現象的(de)原(yuan)因(yin)是由于奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)與(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)晶體(ti)(ti)結(jie)構(gou)不(bu)(bu)(bu)同造成的(de)，奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)為(wei)(wei)面(mian)心立方(fang)(fang)結(jie)果，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)為(wei)(wei)體(ti)(ti)心立方(fang)(fang)結(jie)構(gou)，面(mian)心立方(fang)(fang)結(jie)構(gou)的(de)致密度較(jiao)體(ti)(ti)心立方(fang)(fang)結(jie)構(gou)高，其固溶氫(qing)原(yuan)子的(de)能(neng)力相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)體(ti)(ti)系(xi)立方(fang)(fang)結(jie)構(gou)大(da)大(da)增(zeng)強。氫(qing)原(yuan)子進(jin)入(ru)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)銹鋼以(yi)后，會在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快(kuai)速(su)通(tong)過，此時，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)當于氫(qing)原(yuan)子的(de)“擴散(san)通(tong)道”。當氫(qing)原(yuan)子一旦進(jin)入(ru)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)，便會固溶在其中(zhong)(zhong)，直至達到飽和(he)，此時，奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)當于氫(qing)陷阱，對氫(qing)原(yuan)子產生(sheng)“釘扎(zha)作用”，使氫(qing)原(yuan)子擴散(san)速(su)率大(da)大(da)降低。因(yin)此，奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)氫(qing)擴散(san)系(xi)數最(zui)小(xiao)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)氫(qing)擴散(san)系(xi)數最(zui)大(da)。


   比較不(bu)同固溶溫度(du)下2205雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)整體(ti)氫(qing)擴(kuo)散系(xi)數可知，當固溶溫度(du)升(sheng)高時(shi)，氫(qing)擴(kuo)散系(xi)數增加，產生(sheng)這種(zhong)現象(xiang)的原(yuan)因是當固溶溫度(du)升(sheng)高時(shi)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)含量增加，奧氏體(ti)相(xiang)含量降低。鐵(tie)素體(ti)相(xiang)作(zuo)為氫(qing)原(yuan)子(zi)的擴(kuo)散通(tong)道(dao)會提高氫(qing)原(yuan)子(zi)的擴(kuo)散速(su)率，奧氏體(ti)對(dui)氫(qing)原(yuan)子(zi)的釘(ding)扎作(zuo)用會大大降低，因此，固溶溫度(du)升(sheng)高后雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)整體(ti)的氫(qing)擴(kuo)散系(xi)數增大。


 當固溶溫度升高后，單一相奧氏體氫滲透系數減小，產生這種現象的原因是當溫度變高以后，奧氏體晶粒長大，單個奧氏體晶粒固容氫原子的數量變高，相當于“氫陷阱”密度增加，對氫擴散的阻礙作用增加。與此同時，由于晶粒的長大，導致晶界面積變少，即氫陷阱密度減少，對氫的阻礙作用變小。因此，奧氏體晶粒的長大對氫原子擴散既有促進作用又有抑制作用。圖6.9為1000℃和1150℃充氫試樣的微觀組織，顏色較深的組織為奧氏體，顏色較淺的組織為鐵素體。從圖6.9中可以看出，當固溶溫度較低時，奧氏體相并非呈島狀分布于鐵素體相中，不能直線貫通，而更多的是和鐵素體相均勻混合。因此，氫原子并不是完全從奧氏體中通過，在遇到奧氏體／鐵素體晶界時，可能會直接進入鐵素體相后繼續擴散，鐵素體相作為氫的擴散通道會促進氫原子擴散。當固溶溫度升高后，奧氏體呈島狀或長條狀分布于鐵素體相中，大部分奧氏體相都可以貫穿整個試樣，這樣氫原子大部分會在奧氏體相中擴散，進入鐵素體相擴散的氫原子數相對低溫時減少。因此，當固溶溫度升高后氫滲透系數減小。本書測得奧氏體單一相氫滲透系數為5.0×10-4~7.0×10-14㎡/s,相關文獻奧氏體不銹鋼氫擴散系數為1.0×10-16㎡/s,其值相對較低，產生這種誤差的原因也是由于氫原子的擴散并非完全在奧氏體中進行，當氫原子擴散至奧氏體／鐵素體晶界處后，會進入鐵素體相繼續擴散，導致實驗測得氫擴散系數偏高。


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   比較(jiao)(jiao)不同溫(wen)(wen)度下(xia)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)單(dan)一(yi)相(xiang)氫(qing)擴散(san)(san)系(xi)數可知，當固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度升(sheng)(sheng)(sheng)高后，鐵(tie)體(ti)(ti)(ti)(ti)單(dan)一(yi)相(xiang)氫(qing)滲透(tou)系(xi)數變(bian)(bian)大。這(zhe)是由于(yu)固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度升(sheng)(sheng)(sheng)高以(yi)后，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)增(zeng)加，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)作為氫(qing)的(de)(de)擴散(san)(san)通道促進(jin)氫(qing)原子的(de)(de)擴散(san)(san)，因此，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)量(liang)上升(sheng)(sheng)(sheng)導(dao)致(zhi)氫(qing)擴散(san)(san)通道增(zeng)加。固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度上升(sheng)(sheng)(sheng)還(huan)會(hui)(hui)導(dao)致(zhi)晶粒變(bian)(bian)大，晶界面(mian)積(ji)變(bian)(bian)少，氫(qing)陷阱數減少，氫(qing)受到(dao)的(de)(de)阻(zu)礙(ai)作用變(bian)(bian)小，這(zhe)也(ye)會(hui)(hui)促進(jin)氫(qing)的(de)(de)擴散(san)(san)。當固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度較(jiao)(jiao)高時(shi)，奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)呈島(dao)狀(zhuang)或呈長條狀(zhuang)分(fen)布在鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)基體(ti)(ti)(ti)(ti)上，大部分(fen)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)都可以(yi)貫穿(chuan)整(zheng)個試樣(yang)，而(er)溫(wen)(wen)度較(jiao)(jiao)低時(shi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不能直(zhi)線貫通整(zheng)個試樣(yang)。這(zhe)樣(yang)較(jiao)(jiao)高固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度的(de)(de)氫(qing)原子在通過(guo)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)時(shi)受到(dao)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)阻(zu)礙(ai)作用減少，使得(de)氫(qing)可以(yi)更好地穿(chuan)過(guo)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)向陽極擴展。隨著固(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度的(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)高，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中Cr元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)降低，有文獻表明，Cr元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)的(de)(de)增(zeng)加會(hui)(hui)對氫(qing)擴展產(chan)生抑制(zhi)(zhi)作用，因此低溫(wen)(wen)時(shi)由于(yu)Cr元(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)較(jiao)(jiao)高會(hui)(hui)抑制(zhi)(zhi)氫(qing)擴散(san)(san)。綜上所述，溫(wen)(wen)度升(sheng)(sheng)(sheng)高會(hui)(hui)導(dao)致(zhi)單(dan)一(yi)相(xiang)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)氫(qing)滲透(tou)系(xi)數提(ti)高。