1. 動(dong)電位(wei)極化曲線分析(xi)
不同固溶處理后的2205雙相(xiang)不銹鋼在不同溫度的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(dun)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(shi)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中可以看出，隨著3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫度(du)(du)的(de)(de)(de)升高(gao)，不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)固溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)下(xia)(xia)降。并且(qie)可以看出，當溫度(du)(du)從20℃升高(gao)至(zhi)45℃時(shi)，不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)固溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)下(xia)(xia)降的(de)(de)(de)趨(qu)勢較為平緩；當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)溫度(du)(du)進一(yi)步升高(gao)至(zhi)60℃時(shi)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)急劇下(xia)(xia)降，而1050℃/30min固溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)下(xia)(xia)降趨(qu)勢依然(ran)平緩，這(zhe)說明隨著溶(rong)(rong)(rong)液溫度(du)(du)的(de)(de)(de)升高(gao)，1050℃/30min 固溶(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)敏感性較低，且(qie)鈍化膜更加穩定。
從(cong)(cong)表5.3中(zhong)也可以(yi)看(kan)(kan)出，對(dui)(dui)(dui)(dui)于(yu)950℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)1.0784V下(xia)(xia)(xia)降至(zhi)(zhi)0.56967V,降幅(fu)(fu)為0.50873V;對(dui)(dui)(dui)(dui)于(yu)1000℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)1.084V下(xia)(xia)(xia)降至(zhi)(zhi)0.57095V,降幅(fu)(fu)為0.51305V;對(dui)(dui)(dui)(dui)于(yu)1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCI溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)1.1348V下(xia)(xia)(xia)降至(zhi)(zhi)0.89279V,降幅(fu)(fu)為0.24171V;對(dui)(dui)(dui)(dui)于(yu)1100℃/30min 固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)1.1255V下(xia)(xia)(xia)降至(zhi)(zhi)0.49891V,降幅(fu)(fu)為0.62659V;對(dui)(dui)(dui)(dui)于(yu)1150/30min℃固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)而(er)(er)言(yan)，當(dang)3.5%NaCl溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)從(cong)(cong)20℃升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其(qi)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)從(cong)(cong)1.073V下(xia)(xia)(xia)降至(zhi)(zhi)0.65157V,降幅(fu)(fu)為0.42143V.綜(zong)上所述可以(yi)看(kan)(kan)出，1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)較(jiao)高(gao)(gao)，以(yi)及點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著(zhu)溶(rong)液溫(wen)度(du)升(sheng)(sheng)高(gao)(gao)而(er)(er)下(xia)(xia)(xia)降的(de)(de)(de)(de)幅(fu)(fu)值較(jiao)低(di)，說明其(qi)1050℃固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)敏感性較(jiao)低(di)。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)都(dou)比1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)電(dian)(dian)位(wei)(wei)低(di)，耐點(dian)(dian)(dian)(dian)蝕(shi)性能有所下(xia)(xia)(xia)降。
1050℃/30min固溶處(chu)理的(de)2205雙相不銹鋼在20℃3.5%NaCl溶液中(zhong)極化后(hou)的(de)點蝕形貌如圖5.9所示(shi)。圖中(zhong)淡色(se)(se)部分為(wei)奧氏體，深色(se)(se)部分為(wei)鐵素(su)體，黑色(se)(se)部分為(wei)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。
雙相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)含(han)(han)(han)有較(jiao)高(gao)含(han)(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)Cr和(he)Mo,在氧化性介(jie)質(zhi)中(zhong)其(qi)(qi)表面(mian)會(hui)生(sheng)成一(yi)層鈍化膜(mo)(mo)保護基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)。由于CI-對(dui)鈍化膜(mo)(mo)存(cun)在破壞性，甚至通(tong)過(guo)鈍化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)間隙，與(yu)(yu)基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)金屬(shu)接觸(chu)，使(shi)得基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)發(fa)生(sheng)溶解(jie)。鈍化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性能(neng)夠(gou)反(fan)映其(qi)(qi)對(dui)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)保護程度，而(er)點蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位能(neng)夠(gou)反(fan)映鈍化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定性。通(tong)常情況(kuang)下，點蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位越(yue)高(gao)，金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)越(yue)好。由第(di)3章可知，當(dang)(dang)(dang)固溶處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度為(wei)1050℃時(shi)，2205雙相(xiang)不銹鋼(gang)基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)與(yu)(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)之(zhi)比(bi)約為(wei)1:1,且鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)較(jiao)均勻，Cr和(he)Mo在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)分(fen)布(bu)和(he)N在奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)分(fen)布(bu)較(jiao)均勻，整體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)(dang)(dang)量(liang)較(jiao)高(gao)，表現出(chu)較(jiao)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)。當(dang)(dang)(dang)固溶處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度為(wei)950℃時(shi)，大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)σ相(xiang)會(hui)沿著鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)－奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶界析出(chu)，而(er)σ相(xiang)是(shi)一(yi)種硬(ying)脆相(xiang)，其(qi)(qi)周圍會(hui)存(cun)在貧鉻區，它的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在顯著降(jiang)低(di)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學性能(neng)和(he)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)，且σ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)使(shi)其(qi)(qi)存(cun)在區域的(de)(de)(de)(de)(de)鈍化膜(mo)(mo)薄弱，使(shi)得點蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位較(jiao)低(di)，點蝕(shi)(shi)(shi)更容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)。當(dang)(dang)(dang)固溶處理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)溫度升高(gao)至1150℃時(shi)，基(ji)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)百分(fen)比(bi)為(wei)59%,而(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)百分(fen)比(bi)為(wei)41%,鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)含(han)(han)(han)量(liang)過(guo)多，導致鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)(dang)(dang)量(liang)下降(jiang)，造(zao)成耐(nai)(nai)點蝕(shi)(shi)(shi)性能(neng)下降(jiang)。
2. 交流(liu)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(ju)圖5.11的等效(xiao)電路，利用軟(ruan)件(jian)ZSimpWin進(jin)行(xing)阻(zu)抗的擬合，得(de)到如(ru)(ru)圖5.12所示(shi)的電荷(he)轉移電阻(zu)曲線圖和(he)如(ru)(ru)圖5.13所示(shi)的鈍化膜阻(zu)抗值曲線圖。電荷(he)轉移電阻(zu)阻(zu)抗值和(he)鈍化膜阻(zu)抗值如(ru)(ru)表5.4所列。
從圖(tu)5.12中可以看出，隨著3.5%NaCl溶液(ye)溫度的(de)升高，不同固溶處理的(de)雙相不銹(xiu)鋼的(de)電(dian)化(hua)(hua)學反應的(de)電(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)阻降低，電(dian)化(hua)(hua)學反應的(de)阻力(li)下降，電(dian)化(hua)(hua)學反應變快(kuai)。耐蝕性能(neng)下降。
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中可以看出；不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)電(dian)化(hua)學反應的(de)(de)電(dian)荷(he)轉移電(dian)阻阻抗值(zhi)遠小于不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)膜阻抗值(zhi)，說明雙相不(bu)銹鋼(gang)在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的(de)(de)耐蝕性主要是由其表面的(de)(de)鈍化(hua)膜的(de)(de)穩定性決定。
從(cong)圖5.12和(he)圖5.13中可以(yi)看出，1050℃/30min固(gu)溶處(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)鈍化膜阻(zu)抗(kang)值和(he)電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)抗(kang)值較(jiao)(jiao)高，說明1050℃/30min固(gu)溶處(chu)理(li)(li)的(de)(de)試(shi)樣的(de)(de)鈍化膜較(jiao)(jiao)穩定，電(dian)(dian)化學(xue)反應(ying)阻(zu)力較(jiao)(jiao)高，腐(fu)蝕速(su)率較(jiao)(jiao)慢，耐(nai)蝕性能(neng)較(jiao)(jiao)好。而950℃固(gu)溶處(chu)理(li)(li)的(de)(de)試(shi)樣中存(cun)在(zai)較(jiao)(jiao)多σ相(xiang)，降低了(le)表面的(de)(de)鈍化膜的(de)(de)穩定性，表現(xian)出較(jiao)(jiao)低的(de)(de)鈍化膜阻(zu)抗(kang)值；同時(shi)在(zai)其周圍存(cun)在(zai)貧鉻區，加速(su)了(le)腐(fu)蝕，表現(xian)出較(jiao)(jiao)低的(de)(de)電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)值。對于(yu)1150℃/30min 固(gu)溶處(chu)理(li)(li)的(de)(de)試(shi)樣，其組織中含有過量(liang)的(de)(de)鐵素體(ti)，導致(zhi)耐(nai)點(dian)蝕當量(liang)降低，點(dian)蝕電(dian)(dian)位較(jiao)(jiao)1050℃/30min固(gu)溶處(chu)理(li)(li)的(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)(de)點(dian)蝕電(dian)(dian)位低。
以(yi)上(shang)結果表(biao)明，阻(zu)抗測試結果與極化曲線測試得到(dao)的結果是一致的，二者(zhe)都說(shuo)明1050℃/30min固溶處理的試樣的耐點蝕性能較好。
