1. 動(dòng)電位極化曲線分析

  不同固溶處理后的2205雙相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(qū)，且彼此的鈍化區(qū)間相差不大。但是，當(dāng)3.5%NaCl溶液的溫度提升至60℃時(shí)，（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(shuō)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更加穩(wěn)定。

   根據(jù)GB 4334.9-1984,當(dāng)腐蝕電流密度達(dá)到0.1mA/c㎡時(shí)，此時(shí)曲線上所對(duì)應(yīng)的電位值就是點(diǎn)蝕電位。結(jié)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(diǎn)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溶液的溫度的升高，不同固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位下降。并且可以看出，當(dāng)溫度從20℃升高至45℃時(shí)，不同固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位下降的趨勢(shì)較為平緩；當(dāng)3.5%NaCl溶液的溫度進(jìn)一步升高至60℃時(shí)，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位急劇下降，而1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位下降趨勢(shì)依然平緩，這說(shuō)明隨著溶液溫度的升高，1050℃/30min 固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕敏感性較低，且鈍化膜更加穩(wěn)定。

  從表5.3中也可以看出，對(duì)于950℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼而言，當(dāng)3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時(shí)，其點(diǎn)蝕電位從1.0784V下降至0.56967V,降幅為0.50873V;對(duì)于1000℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼而言，當(dāng)3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時(shí)，其點(diǎn)蝕電位從1.084V下降至0.57095V,降幅為0.51305V;對(duì)于1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼而言，當(dāng)3.5%NaCI溶液的溫度從20℃升高至60℃時(shí)，其點(diǎn)蝕電位從1.1348V下降至0.89279V,降幅為0.24171V;對(duì)于1100℃/30min 固溶處理的雙相不銹鋼而言，當(dāng)3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時(shí)，其點(diǎn)蝕電位從1.1255V下降至0.49891V,降幅為0.62659V;對(duì)于1150/30min℃固溶處理的雙相不銹鋼而言，當(dāng)3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時(shí)，其點(diǎn)蝕電位從1.073V下降至0.65157V,降幅為0.42143V.綜上所述可以看出，1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位較高，以及點(diǎn)蝕電位隨著溶液溫度升高而下降的幅值較低，說(shuō)明其1050℃固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕敏感性較低。而950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固溶處理的不銹鋼的點(diǎn)蝕電位都比1050℃/30min固溶處理的不銹鋼的點(diǎn)蝕電位低，耐點(diǎn)蝕性能有所下降。

1050℃/30min固溶處理的2205雙相不銹鋼在20℃3.5%NaCl溶液中極化后的點(diǎn)蝕形貌如圖5.9所示。圖中淡色部分為奧氏體，深色部分為鐵素體，黑色部分為點(diǎn)蝕坑。

  從圖5.9中可以看，點(diǎn)蝕易發(fā)生于鐵素體和鐵素體－奧氏體晶界處，并且點(diǎn)蝕易向鐵素體中發(fā)展。在雙相不銹鋼中，Cr、Mo、N是主要的耐點(diǎn)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(diǎn)蝕當(dāng)量值可由“PREN=％Cr+3.3×%Mo+16×%N”計(jì)算得到，耐點(diǎn)蝕當(dāng)量值越高，雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。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(dǎo)致鐵素體的耐點(diǎn)蝕當(dāng)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(diǎn)蝕當(dāng)量逐漸升高。

  雙相不銹鋼中含有較高含量的Cr和Mo,在氧化性介質(zhì)中其表面會(huì)生成一層鈍化膜保護(hù)基體。由于CI-對(duì)鈍化膜存在破壞性，甚至通過(guò)鈍化膜的間隙，與基體金屬接觸，使得基體發(fā)生溶解。鈍化膜的穩(wěn)定性能夠反映其對(duì)金屬的保護(hù)程度，而點(diǎn)蝕電位能夠反映鈍化膜的穩(wěn)定性。通常情況下，點(diǎn)蝕電位越高，金屬的耐點(diǎn)蝕性能越好。由第3章可知，當(dāng)固溶處理的溫度為1050℃時(shí)，2205雙相不銹鋼基體中的鐵素體的含量與奧氏體的含量之比約為1:1,且鐵素體和奧氏體的分布較均勻，Cr和Mo在鐵素體中的含量分布和N在奧氏體中的含量分布較均勻，整體的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量較高，表現(xiàn)出較好的耐點(diǎn)蝕性能。當(dāng)固溶處理的溫度為950℃時(shí)，大量的σ相會(huì)沿著鐵素體－奧氏體晶界析出，而σ相是一種硬脆相，其周圍會(huì)存在貧鉻區(qū)，它的存在顯著降低材料的力學(xué)性能和耐蝕性能，且σ相的析出使其存在區(qū)域的鈍化膜薄弱，使得點(diǎn)蝕電位較低，點(diǎn)蝕更容易發(fā)生。當(dāng)固溶處理的溫度升高至1150℃時(shí)，基體中的鐵素體的含量百分比為59%,而奧氏體的含量百分比為41%,鐵素體含量過(guò)多，導(dǎo)致鐵素體的耐點(diǎn)蝕當(dāng)量下降，造成耐點(diǎn)蝕性能下降。

2. 交流阻抗測(cè)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(gè)容抗弧，說(shuō)明雙相不銹鋼表面存在一層鈍化膜。所以該電化學(xué)過(guò)程中，存在兩個(gè)時(shí)間常數(shù)。并且，曹楚南的電化學(xué)阻抗譜分析也認(rèn)為，不銹鋼鈍化過(guò)程存在兩個(gè)時(shí)間常數(shù)，這與本實(shí)驗(yàn)所測(cè)數(shù)據(jù)是一致的。而本實(shí)驗(yàn)的電化學(xué)阻抗測(cè)試是在雙相不銹鋼自鈍化狀態(tài)下進(jìn)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(zhì)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(zhuǎn)移電阻；R₃為鈍化膜電阻；C_dl為雙電層電容；C_f為鈍化膜膜電容）。

 根據(jù)圖5.11的等效電路，利用軟件ZSimpWin進(jìn)行阻抗的擬合，得到如圖5.12所示的電荷轉(zhuǎn)移電阻曲線圖和如圖5.13所示的鈍化膜阻抗值曲線圖。電荷轉(zhuǎn)移電阻阻抗值和鈍化膜阻抗值如表5.4所列。

 從圖5.12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電化學(xué)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻降低，電化學(xué)反應(yīng)的阻力下降，電化學(xué)反應(yīng)變快。耐蝕性能下降。

 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(wěn)定性變差，雙相不銹鋼的耐點(diǎn)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(dāng)NaCI溶液的溫度升高時(shí)，溶液中含氧量降低，導(dǎo)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(dǎo)致雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能下降。

  從表5.4中可以看出；不銹鋼的電化學(xué)反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移電阻阻抗值遠(yuǎn)小于不銹鋼的鈍化膜阻抗值，說(shuō)明雙相不銹鋼在0.5mol/L 3.5%NaCl溶液中的耐蝕性主要是由其表面的鈍化膜的穩(wěn)定性決定。

  從圖5.12和圖5.13中可以看出，1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的鈍化膜阻抗值和電荷轉(zhuǎn)移電阻阻抗值較高，說(shuō)明1050℃/30min固溶處理的試樣的鈍化膜較穩(wěn)定，電化學(xué)反應(yīng)阻力較高，腐蝕速率較慢，耐蝕性能較好。而950℃固溶處理的試樣中存在較多σ相，降低了表面的鈍化膜的穩(wěn)定性，表現(xiàn)出較低的鈍化膜阻抗值；同時(shí)在其周圍存在貧鉻區(qū)，加速了腐蝕，表現(xiàn)出較低的電荷轉(zhuǎn)移電阻值。對(duì)于1150℃/30min 固溶處理的試樣，其組織中含有過(guò)量的鐵素體，導(dǎo)致耐點(diǎn)蝕當(dāng)量降低，點(diǎn)蝕電位較1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕電位低。

 以上結(jié)果表明，阻抗測(cè)試結(jié)果與極化曲線測(cè)試得到的結(jié)果是一致的，二者都說(shuō)明1050℃/30min固溶處理的試樣的耐點(diǎn)蝕性能較好。