1. 動電位極化曲線分析
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更加穩(wěn)定。
根據(jù)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蝕電位下降。并且可以看出，當溫度從20℃升高至45℃時，不同固溶處理的雙相不銹鋼的點蝕電位下降的趨勢較為平緩；當3.5%NaCl溶液的溫度進一步升高至60℃時，（950℃、1000℃、1100℃、1150℃)/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點蝕電位急劇下降，而1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點蝕電位下降趨勢依然平緩，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點蝕敏感性較低，且鈍化膜更加穩(wěn)定。
從表5.3中也可以看出，對于950℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼而言，當3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時，其點蝕電位從1.0784V下降至0.56967V,降幅為0.50873V;對于1000℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼而言，當3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時，其點蝕電位從1.084V下降至0.57095V,降幅為0.51305V;對于1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼而言，當3.5%NaCI溶液的溫度從20℃升高至60℃時，其點蝕電位從1.1348V下降至0.89279V,降幅為0.24171V;對于1100℃/30min 固溶處理的雙相不銹鋼而言，當3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時，其點蝕電位從1.1255V下降至0.49891V,降幅為0.62659V;對于1150/30min℃固溶處理的雙相不銹鋼而言，當3.5%NaCl溶液的溫度從20℃升高至60℃時，其點蝕電位從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蝕電位較高，以及點蝕電位隨著溶液溫度升高而下降的幅值較低，說明其1050℃固溶處理的雙相不銹鋼的點蝕敏感性較低。而950℃/30min、1000℃/30min、1100℃/30min、1150℃/30min 固溶處理的不銹鋼的點蝕電位都比1050℃/30min固溶處理的不銹鋼的點蝕電位低，耐點蝕性能有所下降。
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，黑色部分為點蝕坑。
從圖5.9中可以看，點蝕易發(fā)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(fā)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)中其表面會生成一層鈍化膜保護基體。由于CI-對鈍化膜存在破壞性，甚至通過鈍化膜的間隙，與基體金屬接觸，使得基體發(fā)生溶解。鈍化膜的穩(wěn)定性能夠反映其對金屬的保護程度，而點蝕電位能夠反映鈍化膜的穩(wěn)定性。通常情況下，點蝕電位越高，金屬的耐點蝕性能越好。由第3章可知，當固溶處理的溫度為1050℃時，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，整體的耐點蝕當量較高，表現(xiàn)出較好的耐點蝕性能。當固溶處理的溫度為950℃時，大量的σ相會沿著鐵素體－奧氏體晶界析出，而σ相是一種硬脆相，其周圍會存在貧鉻區(qū)，它的存在顯著降低材料的力學性能和耐蝕性能，且σ相的析出使其存在區(qū)域的鈍化膜薄弱，使得點蝕電位較低，點蝕更容易發(fā)生。當固溶處理的溫度升高至1150℃時，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%,鐵素體含量過多，導致鐵素體的耐點蝕當量下降，造成耐點蝕性能下降。
2. 交流阻抗測試分析
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(shù)。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(shù)，這與本實驗所測數(shù)據(jù)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(tài)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(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(jù)圖5.11的等效電路，利用軟件ZSimpWin進行阻抗的擬合，得到如圖5.12所示的電荷轉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反應的電荷轉移電阻降低，電化學反應的阻力下降，電化學反應變快。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；不銹鋼的電化學反應的電荷轉移電阻阻抗值遠小于不銹鋼的鈍化膜阻抗值，說明雙相不銹鋼在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移電阻阻抗值較高，說明1050℃/30min固溶處理的試樣的鈍化膜較穩(wěn)定，電化學反應阻力較高，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)出較低的電荷轉移電阻值。對于1150℃/30min 固溶處理的試樣，其組織中含有過量的鐵素體，導致耐點蝕當量降低，點蝕電位較1050℃/30min固溶處理的雙相不銹鋼的點蝕電位低。
以上結果表明，阻抗測試結果與極化曲線測試得到的結果是一致的，二者都說明1050℃/30min固溶處理的試樣的耐點蝕性能較好。
