1. 動電位極化曲線分析


  2507雙相不銹鋼經1000℃、1050℃、1100℃、1150℃及1200℃固溶處理后于30℃在3.5%NaCl溶液中的動電位極化曲線如圖5.3所示。從圖5.3可知各固溶溫度下2507雙相不銹鋼的極化曲線形狀大體相同，都具有明顯的鈍化區域，且鈍化區域都較寬。國標GB 4334.9-1984規定陽極極化曲線上與電流密度值為100μA/c㎡相應的電位為擊破電位（Eb),擊破電位指金屬材料最先產生點腐蝕的電位，其值越高表明材料產生孔蝕的傾向越低。當2507雙相不銹鋼主要化學成分一定時，其表面保護膜的均勻性及穩定性跟鋼的兩相組織（α相及γ相）有著密切聯系，鋼中的α相和γ相分布均勻、相比例接近1:1時保護膜比較穩定且對鋼的點蝕行為有較好的阻礙作用；當鋼中的α相和γ相分布不均勻時易導致鋼表面保護膜遭受破壞，降低鋼的抗點蝕性能。經過不同固溶溫度處理的DSS2507的擊破電位（Eb)值如表5.1所列。從表5.1可知DSS2507于3.5%NaCl溶液中的擊破電位（Eb)隨著固溶熱處理溫度的上升呈現先變大后減小的走勢，1050℃時點蝕電位值最高，表明該固溶溫度下2507雙相鋼發生點蝕的傾向較低。固溶溫度為1000℃時2507雙相不銹鋼中鐵素體相跟奧氏體相界處有σ相析出，其附近較易形成貧鉻及貧鉬區域，造成該固溶熱處理溫度下鋼的抗點腐蝕能力較弱；1050℃時DSS2507中的兩相結構（鐵素體α相及奧氏體y相）分布較均勻，相比例約為1:1,有利于鋼表面鈍化膜的穩定，進而對點蝕具有較好的抑制作用，表現為點蝕電位Eb值較高；然而隨固溶熱處理溫度繼續上升，鐵素體α相量增多奧氏體γ相量減少，導致鐵素體形成元素Cr和Mo的濃度減小，而奧氏體形成元素N濃度升高，因此Cr、Mo和N在這兩種組織結構中的分布變得不均勻，由于Cr、Mo和N是鋼的主要耐點蝕元素，因此鋼的耐腐蝕能力降低。具體表現為點蝕電位E,值降低，所以在1050~1200℃溫度范圍內2507雙相不銹鋼的點蝕電位降低。此外從表5.1中列出的（Eb-Ecom)值可以看出其值變化趨勢跟點蝕電位（Eb)值的變化趨勢相同，都呈先升高后降低的趨勢。由于（Eb-Ecom)差值表示形核阻力的大小，因此由（Eb-Ecom)差值變化趨勢可知點蝕形核的阻力也是先增大后減小，即隨著固溶溫度的升高鋼的抗點蝕性能呈先增強后減弱的趨勢。此外從表5.1中可以看出，隨固溶熱處理溫度的上升自腐蝕電流密度（Icorr)先降低后增高，1050℃時自腐蝕電流密度較低為3.5367×10-7A/c㎡.綜上所述，固溶處理溫度為1050℃時2507雙相不銹鋼有較好的抗腐蝕能力。


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  固溶態為1050℃的2507雙相不銹鋼于3.5%NaCl溶液中動電位極化后的腐蝕形貌如圖5.4所示，圖中深色是鐵素體α相、淺色是奧氏體y相、黑色圓點是點蝕坑。從圖5.4可知點蝕坑主要存在于鐵素體x相上，這說明奧氏體y相比鐵素體α相要穩定，有著較優的抗點腐蝕性能。奧氏體γ相相比于鐵素體α相有較好的抗點蝕性能的原因在于元素N的作用。元素N是奧氏體形成元素，于奧氏體γ相中的溶解度要比在鐵素體α相中的大，此外N能夠讓Cr和Mo元素從鐵素體α相遷移到奧氏體γ相中，N顯著影響著這兩種元素在奧氏體γ相和鐵素體α相中的分配，兩相中合金元素含量的差值隨N元素含量的增多而降低，所以奧氏體γ相的點蝕電位較鐵素體α相要高，從而蝕坑較先在Eb相對比較低的鐵素體α相中產生。


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2. 交流阻抗測試分析


  1000℃、1050℃、1100℃、1150℃及1200℃固溶態的2507 雙相不銹鋼30℃下于3.5%NaCl溶液中的Nyquist 圖如圖5.5所示，從圖中可以很明顯看出隨固溶熱處理溫度的增高容抗弧半徑先增大后減小，1050℃時容抗弧半徑最大。通常情況下界面間電荷的遷移促進了高頻區容抗弧的形成，容抗弧與雙電層容抗及金屬材料溶解的綜合作用有關，并且金屬－溶液界面的電荷轉移電阻影響著容抗弧半徑的大小，電荷在金屬－溶液界面轉移時受到的阻力越強意味著容抗弧半徑越大，即意味著金屬的抗蝕性能越優。從圖5.5容抗弧半徑的改變趨勢可知，固溶熱處理溫度升高使DSS2507的耐蝕性能首先增強而后減弱，1050℃時2507雙相不銹鋼的抗腐蝕性能最優。不同固溶態的2507雙相不銹鋼于3.5%NaCl溶液中的等效電路如圖5.6所示，采用的是R(C(R(CR))).Rs指參比電極和工作電極間的溶液電阻；Cd1為雙電層電容；Rct為電荷轉移電阻，其值能夠反應電荷在電化學反應過程中透過電極以及于電解質溶液中兩相界面遷移難易的大小，也能夠反映金屬發生腐蝕反應的快慢，一般情況下Rct值越高意味著電荷遷移過程中所受的阻力越強，即材料的耐腐蝕性能越好；Cf表示鈍化膜電容，Rf表示鈍化膜電阻。采用ZsimpWin軟件對等效電路模擬計算得到各元件的數值如表5.2所列。從表中看出雙電層電容（Cdl)及鈍化膜電容（Cr)隨固溶溫度的升高呈先減小后增大的趨勢；電荷轉移電阻（Rct)和鈍化膜電阻（Rf)呈先變大后減小的趨勢，即電化學反應阻力隨固溶熱處理溫度的增高先增強后減弱，2507雙相不銹鋼的抗腐蝕性能表現為先增強后減弱。1000℃時鋼的相界處有σ相析出，σ相硬而脆降低了鋼表面鈍化膜的穩定，表現為具有較低的鈍化膜電阻（Rf);1050℃時鋼中的兩相比例約為1:1,兩相分布較均勻且成分穩定有利于鈍化膜的穩定，具體表現為鈍化膜電阻（Rf)值較高，表明此刻離子遷移時所受阻力較大，進而2507雙相不銹鋼的抗腐蝕能力最佳；固溶熱處理溫度的進一步升高使鋼中的兩相比例失調，表現為鐵素體相含量大幅升高，奧氏體相含量減小，不利于鋼表面鈍化膜的穩定，導致鈍化膜電阻（Rf)減小，實際表現為鋼的抗蝕性能下降，這與動電位掃描獲得的結論相同。