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总体概况
图5所示为DSS 2101在300-900 °C温度范围内时效处理10 min后的腐蚀电流密度-温度扫描曲线,外加电位为+250 mV(vs. SCE)测试溶液为1 mol/L NaCl,溶液升温速度为1 °C /min,电流突增至1×10-4A/cm2时对应的溶液温度即为临界点蚀温度CPT.易知在700 °C时效处理后的样品CPT值最低,证明该温度值为点蚀最为敏感的温度,材料的耐蚀性能下降最为明显。
图 5 DSS 2101经过不同时效温度处理后的腐蚀电流密度一温度曲线图
图6所示为固溶过后的DSS 2101样品在700 °C敏化处理不同时长后的形貌。图(a)为固溶后的样品,为典型的带状形貌,即岛状奥氏体分布在铁素体基体上;经6 min敏化后,部分析出在铁素体-奥氏体两相交界处优先形核;进一步延长敏化时间,经过30 min这一特定时间后,不仅相界处的析出物更为明显,且在部分奥氏体晶界也观察到析出物的生成;当敏化时间延长到240 min后,析出显著增多,并伴随着晶界贫Cr区域的出现。
图7所示为700 °C敏化处理不同时长的DSS 2101在中性1 mol/L NaCl 溶液中的动电位极化曲线,测试温度为30±1 °C,外加电位扫描速率为0.33 mV/s.可以发现当敏化时长小于6 min时,样品的极化曲线与固溶态相差无几,钝化区较宽且电流密度较低;随着敏化时间的延长,结合图8中的临界点蚀温度值(测试条件:中性1 mol/L NaCl 溶液,外加恒电位:+250 mV(v.s. SCE))可知,由于极化曲线的测试温度超过了样品的CPT,因此在电位扫描上升的过程中诱发了点蚀。就120 min和240 min敏化的样品而言,钝化区的缩短和钝化电流密度的显著升高,可能与长时间敏化后析出物含量有所增多有关。此外,各极化曲线均在钝化电位区间有较多亚稳态点蚀生成,且数量与敏化时间的长短无关。证明了700 °C的时效处理会影响DSS 2101的钝化性能。
图 6 700 °C敏化处理不同时长的DSS 2101微观组织演变:
(a)固溶态;(b) 6 min;(c) 30 min;(d)240 min
图 7 700 °C敏化处理不同时长DSS 2101的动电位极化曲线
图 8 700 °C敏化处理不同时长DSS 2101的CPT
图9所示为700 °C敏化处理不同时长对DSS 2101点蚀电位Ep和临界点蚀温度CPT的影响。就点蚀电位而言,当敏化时长小于6 min时,点蚀电位只在几十毫伏的量级有轻微变化;随着敏化时间的延长,Ep值在敏化10 min到30 min这一时长区间内迅速下降;而当敏化时长大于120 min后,Ep值相对为稳定并在100 mV上下波动。同样地,CPT值随敏化时间的变化规律与Ep值相近,也在10 min到30 min这一时长区间出现了骤降。这些均与该时间段内产生Cr2N析出有关。由于该析出物富铬,因而会在其周围造成贫Cr区,使得该区域内合金元素铬含量降低,耐局部腐蚀性能变差。且700 °C为Cr2N析出的敏感温度,在处理时长为10 min到30 min时,析出量随着时间的延长而增多,及表现为耐点蚀性能参数值在这一时间区间内的突降;当敏化时长超过120 min以后,析出含量达到最大值,贫铬区域不再进一步扩大,因此耐蚀性能在较低水平区域稳定。值得指出的是,在处理时长小于6 min时,Ep值变化不大而CPT值则由34 °C明显下降至26 °C,这反应了短时间敏化样品的点蚀电位滞后于临界点蚀温度的变化。
图 9 700 °C敏化处理不同时长对DSS 2101点蚀电位Ep和临界点蚀温度CPT的影响