316L奧氏體不銹鋼是一種單一奧氏體不銹鋼，正是因為這個特性，使得316L不銹鋼具有良好的力學性能、焊接性能以及耐腐蝕性能，廣泛應用于石油化工、海洋環境裝置等各個領域。雖然316L不銹鋼的耐腐蝕性能優異，但是由于在腐蝕介質中的時間較長，以及材料表面不可避免的出現磕碰、劃痕或者材料在進行焊接等手段加工后留下缺陷或者內部結構的變化導致316L奧氏體不銹鋼不可避免的出現腐蝕的問題，從而縮短了產品的使用壽命。深冷處理通過促使材料內部的殘余奧氏體轉化為馬氏體、細化晶粒等一系列作用改善了不銹鋼的強度、耐磨性、韌性等。然而對于材料經過深冷處理后的耐腐蝕性能尤其是焊接后材料的性能的改善研究較少，本章主要對316L奧氏體不銹鋼原始材料以及焊接后材料經過深冷處理前后的耐腐蝕性能和摩擦磨損性能進行了研究，通過電化學阻抗譜、極化曲線，并得到了腐蝕后的表面形貌來分析深冷處理對原始材料及焊接后材料的耐腐蝕性能的影響，同時通過摩擦磨損實驗及磨損后的表面形貌，來分析深冷處理對原始材料及焊接后材料的耐磨性能的影響。
電化學阻抗譜的分析
電化學阻抗譜能夠幫助我們更好的分析經過深冷處理前后316L奧氏體不銹鋼的腐蝕性能的變化，通過將電化學系統等效成一個電路，這個等效電路由電阻（R）、電容（C）等基本元件按照串聯或者并聯的方式連接而成。通過EIS，我們可以測定等效電路的構成以及各元件對應值的大小，利用這些元件的電化學含義，來分析電化學系統的結構和電極過程的性質。通過擬合得到的電化學阻抗的值，來分析不同的材料或者處理前后同種材料抵抗腐蝕能力的大小，從而對比出耐腐蝕能力的強弱。
主要的測量過程為，首先進行開路電位的測量，測量開路電位的時間為1200s，上線電壓為0.01V，下限電壓為-0.1V，取點間隔為0.1s，要注意在測量過程中不能漏電即保證數值為負數，待開路電位測量結束，電位穩定后，接下來便可以進行電化學阻抗的測量，測量的頻率范圍為0.1Hz~100KHz，測量時間為900s，待測量完畢后通過ZSimDemo分析軟件對電化學阻抗譜的數據進行繪圖分析擬合，同時參考等效電路圖分析不同情況下試樣抵抗海水腐蝕的能力。
圖4.1是316L奧氏體不銹鋼原始材料經過深冷處理前后通過電化學實驗測得的電化學阻抗圖譜的Bode圖，在分析電化學阻抗圖譜Bode圖時，通常以低頻率時曲線所對應的縱坐標進行參考，通過在低頻率時所測量得到的模值來評價材料的耐腐蝕性能，從316L奧氏體不銹鋼電化學阻抗圖譜Bode圖中我們可以從頻率為0.1Hz時曲線所對應的模值來分析316L奧氏體不銹鋼原始材料在深冷處理前后耐腐蝕性能的變化情況。圖中我們可以看到，在頻率為0.1Hz時，未經過深冷處理的316L奧氏體不銹鋼材料的模值約為2 5.10 7 cmΩ×，而經過深冷處理后的316L奧氏體不銹鋼材料在頻率為0.1Hz時在曲線上對應的模值更小，約為2 5.10 1 cmΩ×，從這一結果可以看出，在經過深冷處理后的316L奧氏體不銹鋼原始材料的表面具有更高的電容性，在表面積累的電荷將會更多，從而促進了材料腐蝕的進行，這說明了在經過深冷處理之后，材料的耐腐蝕性能下降了，判斷產生這一結果的原因是由于經過深冷處理之后，在316L奧氏體不銹鋼的基體中有馬氏體的生成，馬氏體與原基體中的奧氏體形成了微觀電耦合，從而促進了不銹鋼的腐蝕進程。
通過ZSimDemo分析軟件對得到的316L奧氏體不銹鋼交流阻抗數據進行等效電路的擬合，從而得到如圖4.2所示的316L奧氏體不銹鋼原始材料深冷處理前后的電化學阻抗圖譜的Nyquist曲線對比圖，分析電化學交流阻抗Nyquist圖時，我們通常以電容性半圓弧的曲率半徑來判斷材料耐腐蝕性能的強弱，當曲率半徑越大時，對應的材料的耐腐蝕性能越強，在同樣的腐蝕介質中，材料的使用壽命更長，從圖中的曲線對比我們可以發現，在經過深冷處理后的316L奧氏體不銹鋼的電容性半圓弧的曲率半徑更小，從這一結果說明了在經過深冷處理后的316L奧氏體不銹鋼原始材料的腐蝕性能變得更差，本文通過R/CR等效電路來準確的描述316L奧氏體不銹鋼在海水下的電化學腐蝕性能，電路圖如圖4.3所示，表4.1為通過ZsimDemo軟件經過擬合后得到的深冷處理前后316L奧氏體不銹鋼原始材料的阻抗值，通過比較表中給出的阻抗值我們可以發現，在經過深冷處理后的316L奧氏體不銹鋼原始材料所對應的阻抗值更小，說明材料抵抗發生腐蝕的能力進一步減弱，這一結果也進一步說明了深冷處理后材料的腐蝕性能變弱了。
焊接是工業生產最常見的加工方法之一，焊接后材料的焊縫區域、熱影響區的內部結構會發生很大的變化，晶粒會變得粗大，有時還伴有不同相的生成，同時焊接后的材料基體將會存在大量的缺陷，這些缺陷也成為加速材料在腐蝕介質中腐蝕的原因之一，因此研究焊接試樣在海水中的腐蝕性能也十分必要，本節同時對深冷處理前后的316L奧氏體不銹鋼焊接試樣的電化學腐蝕性能進行了研究，分析焊接加工以及深冷處理對316L奧氏體不銹鋼電化學腐蝕性能的影響。
同時我們可以從得到的兩組數據中對316L奧氏體原始材料與焊接后材料的阻抗值進行分析，我們可以發現在經過焊接加工后的316L奧氏體不銹鋼在經過電化學腐蝕性能測試后的所得到阻抗值顯示，經過焊接加工后材料的阻抗值明顯減小，這是由于經過焊接加工，材料內部的組織產生大量的缺陷，這些缺陷與母材基體存在很大的差異，同時存在電位差，這也為材料腐蝕的發生提供了條件，所以經過焊接后的316L奧氏體不銹鋼發生腐蝕的可能性大大的提高了。
同時結合上面對316L奧氏體不銹鋼原始材料的極化曲線分析，我們可以發現在經過焊接加工后的316L奧氏體不銹鋼的自腐蝕電位與316L不銹鋼原始材料的自腐蝕電位相比向負方向移動了，同時自腐蝕電流也發生了明顯的變化，而經過深冷處理后的316L奧氏體不銹鋼原始材料和焊接材料也出現了類似的規律，這也進一步說明由于焊接加工對316L奧氏體不銹鋼材料的電化學腐蝕性能起到了減弱的作用。
綜上所述，可以說明316L奧氏體不銹鋼在經過焊接加工后會導致材料的電化學腐蝕性能下降，同時經過深冷處理后，無論是316L奧氏體不銹鋼的原始材料還是焊接材料，通過電化學阻抗圖譜得到的結果均顯示材料的阻抗值減小，同時由電化學極化曲線可以確定，材料的自腐蝕電位向負方向移動，自腐蝕電流增大，說明了經過深冷處理后316L奧氏體不銹鋼原始材料以及焊接材料的電化學腐蝕性能下降。
