3.2　拋光對不銹鋼的組織和性能的影響

3.2.1　表層微觀組織形貌

（1）機械拋光的影響。對奧氏體鎳鉻不銹鋼，如1Cr18Ni9Ti的機械拋光，僅靠磨料在很大的定向壓力作用下整平表面，因此，表面存在一定量的塑性變形組織特征——纖維組織，即拜耳培層。

（2）電化學拋光的影響。馬勝利等研究了1Cr18Ni9Ti不銹鋼在磷酸/硫酸體系電解液中的電化學拋光后［1］，表層組織由典型的纖維狀組織轉變為均勻致密的顆粒狀晶粒組織形貌。這顯然與拋光過程的機理有關。

通常當電流通過電解液時，不銹鋼在陽極上，金屬表面微觀突凸處發生著優先溶解現象，且晶粒中不同晶面微觀溶解速率也不相同，從而導致晶粒邊緣的出現。但在不同電化學拋光條件下，表面的顯微組織形貌有很大的差異。如在65％（質量分數）磷酸、25％（質量分數）硫酸、10％（質量分數）水的電解液中，當陽極電流密度為30A/dm2、T為70℃下拋光15min時，可獲得較好的表面拋光效果。當陽極電流密度（DA）過低（DA<20A/dm2）或過大（DA>40A/dm2），或溫度過高（>90℃）或過低（<50℃），或拋光時間過長（>25min）或過短（<10min），均不利于表面拋光質量的提高。如在DA=20A/dm2時，表面被腐蝕。

1Cr18Ni9Ti不銹鋼電化學拋光時測得的陽極電位-電流密度極化曲線見圖3-1。從曲線可見，在AB區間，曲線呈直線狀，陽極表面金屬只能溶解，不會形成鈍化膜，因而被腐蝕，顯露出結晶組織。從曲線B、C、D三點上看，陽極表面析出大量的氧氣附著在表面上，導致DA=40A/dm2時表面出現腐蝕條紋。

3.2.2　表面粗糙度和光亮度

（1）機械拋光表面粗糙度和光亮度。機械拋光表面粗糙度測量值Ra=0.51μm，而光亮度僅為10％，對此實驗結果可能的解釋是機械拋光表面上會出現很多不規則的晶面，向各個方向均有反射光線。

（2）電化學拋光表面粗糙度和光亮度。圖3-2（a）表示固定硫酸與水的比值為2.5，DA=30A/dm2，T=70℃，t=15min的情況下，研究磷酸含量對拋光效果的影響。磷酸含量為65％（質量分數）時，粗糙度（Ra）接近于0.3μm，而光亮度達到80％。馬勝利等人指出，在磷酸含量最理想的條件下，拋光有強烈的陽極極化現象。這表明陽極表面有鈍化膜生成。因此，電化學拋光時，電解液組成、濃度的選擇應使金屬表面處于局部鈍化和局部活化的中間狀態，以達到整平表面、增加光澤的效果。為了達到粗糙度（Ra）值最小，既要達到整平表面，又要增加光亮度，選擇最佳的電流密度（DA）、電解液溫度T和拋光時間t，使電解拋光處于陽極腐蝕和陽極氧化的中間狀態。

從圖3-2（b）～（d）來看，工藝操作參量對拋光效果的影響均顯示為拋物線極值關系。只使金屬陽極溶解，不能生成陽極鈍化膜，陽極金屬處于腐蝕狀態，雖可整平表面，但金屬無光澤，相反，會導致陽極鈍化膜的溶解加速，陽極氧化程度增加，嚴重時出現過腐蝕。只有陽極鈍化膜的生長速率和溶解速率大致相同時，才能達到較好的拋光效果。即陽極金屬局部鈍化-局部活化狀態是獲得高光亮度、低粗糙度的拋光效果的關鍵。電化學拋光的表面上不存在有破碎晶粒的變形層，表面鈍化膜更具規則的結構和均勻性，因而大大增加金屬的光澤性。

3.2.3　表面顯微硬度

（1）機械拋光隨著時間的延長，表面顯微硬度基本上無明顯變化，見圖3-3拋光時間對表面顯微硬度（HV）的影響，并高于電化學拋光顯微硬度（HV）。

（2）電化學拋光隨著拋光時間的延長，表面顯微硬度開始時明顯下降，15min后下降趨勢變得平緩，這主要是因為電化學拋光時冷作硬化層被逐漸溶解，使表面硬度下降而后趨于平緩。

3.2.4　表面耐蝕性

腐蝕實驗采用失重法，即在50g/L三氯化鐵和1.83g/L鹽酸介質在溫度50℃中進行。每隔1h取出試樣觀察其表面腐蝕狀態，并在光電分析天平上稱量其失重值（mg）。

（1）機械拋光表面耐蝕性。從圖3-4拋光條件對不銹鋼1Cr18Ni9Ti表面耐蝕性影響的曲線看出，機械拋光的耐蝕性明顯低于電化學拋光，這主要是機械拋光表面的冷作硬化變形層的腐蝕速率較高，加之在機械研磨過程中，不可避免地有磨料微粒嵌入變形層中，加大了變形層的腐蝕速率。

（2）電化學拋光使金屬表面冷作硬化層溶解，表面活性降低，更重要的是，表面有一連續的鈍化膜形成，顯著提高其耐蝕性。