1. 動電(dian)位極化曲線分析
不同固溶處理后的2205雙相不銹(xiu)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化膜(mo)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中可以看(kan)出，隨(sui)(sui)著(zhu)3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)高，不(bu)(bu)同(tong)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)下(xia)降。并且(qie)可以看(kan)出，當溫(wen)度從20℃升(sheng)高至45℃時(shi)，不(bu)(bu)同(tong)固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)下(xia)降的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢較為平緩；當3.5%NaCl溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度進(jin)一(yi)步升(sheng)高至60℃時(shi)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)急劇下(xia)降，而1050℃/30min固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)電(dian)位(wei)下(xia)降趨勢依(yi)然平緩，這說明隨(sui)(sui)著(zhu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)液溫(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)高，1050℃/30min 固(gu)(gu)(gu)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)蝕(shi)敏(min)感性較低，且(qie)鈍化膜更加穩(wen)定。
從(cong)表5.3中也可以看出，對(dui)于(yu)(yu)950℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)言，當(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位從(cong)1.0784V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.56967V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.50873V;對(dui)于(yu)(yu)1000℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)言，當(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位從(cong)1.084V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.57095V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.51305V;對(dui)于(yu)(yu)1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)言，當(dang)(dang)3.5%NaCI溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位從(cong)1.1348V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.89279V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.24171V;對(dui)于(yu)(yu)1100℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)言，當(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位從(cong)1.1255V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.49891V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.62659V;對(dui)于(yu)(yu)1150/30min℃固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)而(er)(er)言，當(dang)(dang)3.5%NaCl溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)從(cong)20℃升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)(zhi)(zhi)60℃時(shi)，其點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位從(cong)1.073V下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)(zhi)0.65157V,降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)幅(fu)為0.42143V.綜(zong)上(shang)所(suo)(suo)述(shu)可以看出，1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位較(jiao)高(gao)(gao)，以及點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位隨著(zhu)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)溫度(du)升(sheng)高(gao)(gao)而(er)(er)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)幅(fu)值(zhi)較(jiao)低(di)，說明其1050℃固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)敏感性(xing)較(jiao)低(di)。而(er)(er)950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位都(dou)比1050℃/30min固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)位低(di)，耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能有所(suo)(suo)下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)(jiang)(jiang)。
1050℃/30min固溶(rong)處理的2205雙相不銹鋼在20℃3.5%NaCl溶(rong)液中極化后的點蝕(shi)形貌如圖5.9所示。圖中淡(dan)色部分為奧氏體(ti)，深色部分為鐵素體(ti)，黑色部分為點蝕(shi)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(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)含有較高含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)Cr和Mo,在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)(xing)(xing)介質中(zhong)(zhong)其表面(mian)會生成一層(ceng)鈍化(hua)(hua)膜保(bao)護(hu)基(ji)體(ti)(ti)(ti)。由于CI-對鈍化(hua)(hua)膜存在(zai)破壞(huai)性(xing)(xing)(xing)，甚(shen)至通過鈍化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)間隙，與基(ji)體(ti)(ti)(ti)金(jin)屬(shu)接(jie)觸，使(shi)得基(ji)體(ti)(ti)(ti)發(fa)生溶(rong)(rong)解。鈍化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)能夠反映(ying)其對金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)保(bao)護(hu)程度，而點蝕(shi)電(dian)位(wei)能夠反映(ying)鈍化(hua)(hua)膜的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)(xing)(xing)。通常情(qing)況下，點蝕(shi)電(dian)位(wei)越高，金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能越好(hao)(hao)。由第3章(zhang)可(ke)知，當(dang)固溶(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)溫度為(wei)1050℃時(shi)，2205雙相(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼基(ji)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)之比約(yue)為(wei)1:1,且鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)分布(bu)較均勻，Cr和Mo在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)分布(bu)和N在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)分布(bu)較均勻，整(zheng)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)較高，表現出(chu)較好(hao)(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能。當(dang)固溶(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)溫度為(wei)950℃時(shi)，大量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)σ相(xiang)會沿著鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)－奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶界析出(chu)，而σ相(xiang)是一種硬脆相(xiang)，其周圍會存在(zai)貧鉻區，它的(de)(de)(de)存在(zai)顯著降低材料的(de)(de)(de)力學性(xing)(xing)(xing)能和耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能，且σ相(xiang)的(de)(de)(de)析出(chu)使(shi)其存在(zai)區域的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)膜薄(bo)弱，使(shi)得點蝕(shi)電(dian)位(wei)較低，點蝕(shi)更(geng)容易發(fa)生。當(dang)固溶(rong)(rong)處理(li)(li)的(de)(de)(de)溫度升高至1150℃時(shi)，基(ji)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)百分比為(wei)59%,而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)百分比為(wei)41%,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)含量(liang)(liang)(liang)過多，導致鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)當(dang)量(liang)(liang)(liang)下降，造成耐(nai)點蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能下降。
2. 交(jiao)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(gen)據圖(tu)5.11的等效電路，利用軟件ZSimpWin進行阻(zu)抗的擬合，得到(dao)如(ru)圖(tu)5.12所(suo)示(shi)的電荷轉移(yi)電阻(zu)曲線圖(tu)和(he)如(ru)圖(tu)5.13所(suo)示(shi)的鈍化膜阻(zu)抗值曲線圖(tu)。電荷轉移(yi)電阻(zu)阻(zu)抗值和(he)鈍化膜阻(zu)抗值如(ru)表(biao)5.4所(suo)列。
從圖5.12中可以看出，隨著3.5%NaCl溶液溫度的(de)(de)(de)(de)升高，不同固溶處理(li)的(de)(de)(de)(de)雙相不銹鋼的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)化(hua)學反應的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)荷(he)轉移電(dian)(dian)阻(zu)降低，電(dian)(dian)化(hua)學反應的(de)(de)(de)(de)阻(zu)力(li)下降，電(dian)(dian)化(hua)學反應變(bian)快。耐(nai)蝕(shi)性能下降。
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(zhong)可以看出；不銹鋼的電(dian)化(hua)學(xue)反應的電(dian)荷(he)轉(zhuan)移電(dian)阻阻抗值遠小于(yu)不銹鋼的鈍化(hua)膜阻抗值，說明雙相(xiang)不銹鋼在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中(zhong)的耐(nai)蝕(shi)性(xing)主(zhu)要是由其表面(mian)的鈍化(hua)膜的穩定(ding)(ding)性(xing)決定(ding)(ding)。
從(cong)圖5.12和(he)圖5.13中可以看(kan)出(chu)，1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)阻(zu)抗值(zhi)和(he)電(dian)(dian)荷(he)轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)阻(zu)抗值(zhi)較高(gao)，說明1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)試(shi)樣的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)較穩定(ding)，電(dian)(dian)化(hua)學反(fan)應阻(zu)力較高(gao)，腐蝕(shi)(shi)(shi)速率較慢(man)，耐蝕(shi)(shi)(shi)性能較好。而950℃固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)試(shi)樣中存(cun)在(zai)較多σ相(xiang)，降(jiang)低(di)(di)了表(biao)面的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)的(de)穩定(ding)性，表(biao)現出(chu)較低(di)(di)的(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)阻(zu)抗值(zhi)；同時(shi)在(zai)其(qi)周圍(wei)存(cun)在(zai)貧鉻區，加速了腐蝕(shi)(shi)(shi)，表(biao)現出(chu)較低(di)(di)的(de)電(dian)(dian)荷(he)轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)值(zhi)。對于1150℃/30min 固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)試(shi)樣，其(qi)組織中含有(you)過量的(de)鐵素體，導致耐點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)當(dang)量降(jiang)低(di)(di)，點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)較1050℃/30min固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)理(li)的(de)雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼的(de)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)低(di)(di)。
以上(shang)結果(guo)(guo)表(biao)明，阻(zu)抗測試結果(guo)(guo)與極化曲線測試得(de)到的結果(guo)(guo)是(shi)一致的，二(er)者都(dou)說明1050℃/30min固溶處理的試樣的耐點蝕性能較好。
