浙江至德鋼業(yè)有限公司在雙相不銹鋼焊接操作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)改變保護(hù)氣體中的氮含量會(huì)對(duì)焊接接頭的延伸率有很大的影響，而對(duì)焊接接頭的抗拉強(qiáng)度影響不大；可以得出隨著氮含量的逐漸增多，焊接接頭的延伸率會(huì)有顯著的提升，而相對(duì)于延伸率焊接接頭的抗拉強(qiáng)度在小區(qū)間內(nèi)平緩的下降并不明顯。經(jīng)分析產(chǎn)生這種性能的變化規(guī)律，主要是氮元素的作用導(dǎo)致的。因?yàn)楹辖鹪貢?huì)對(duì)焊接接頭中的兩相的形成產(chǎn)生作用，其中主要的鉻、鉬、鎢等元素會(huì)促進(jìn)焊接接頭組織中鐵素體的形成，相反的鎳及氮元素會(huì)促進(jìn)焊接接頭組織中的奧氏體相的形成并能較大程度上擴(kuò)大奧氏體相區(qū)。而且氮元素相比于鎳元素具有更強(qiáng)的促進(jìn)奧氏體相形成的作用，因而當(dāng)增加保護(hù)氣中的氮含量，會(huì)導(dǎo)致接頭組織中的奧氏體相的比例提高，最終導(dǎo)致了焊接接頭的延伸率得到了大幅度的提升；相對(duì)來(lái)說(shuō)焊接接頭組織中的鐵素體相的含量就會(huì)相對(duì)降低，從而導(dǎo)致了焊接接頭抗拉強(qiáng)度的小幅度的下降。但也不是氮含量越大越好，焊接接頭中的含氮量存在一個(gè)最大值，超過(guò)這個(gè)臨界值后保護(hù)氣中氮含量的增加會(huì)導(dǎo)致焊接接頭的抗拉強(qiáng)度和延伸率都顯著下降。盡管氮元素是促進(jìn)奧氏體相形成元素并能擴(kuò)大奧氏體相區(qū)域，但是隨著焊接接頭中溶解的氮元素逐漸趨于飽和，奧氏體相的比例也會(huì)趨于穩(wěn)定。而且過(guò)多的氮元素不會(huì)繼續(xù)溶解，從而會(huì)在熔池中以氣體的形式存在，在焊接冷卻速度較快情況下，這些氮?dú)鉄o(wú)法逸出最后形成了氣孔，進(jìn)而還可導(dǎo)致這部分區(qū)域的性能大幅度下降。

  從表中的拉伸試樣的斷裂位置基本上都是在母材的部分，說(shuō)明焊縫區(qū)的抗拉強(qiáng)度要優(yōu)于母材區(qū)域的抗拉強(qiáng)度。這主要是因?yàn)橐韵聨追N強(qiáng)化機(jī)制的共同作用引起的：

    首先，由于雙相不銹鋼母材大都保留了軋制的組織奧氏體相和鐵素體相沿軋制方向呈帶狀分布，而在焊接過(guò)程中的熱作用使得焊縫區(qū)域發(fā)生了明顯的相變，使得焊縫中的鐵素體相和奧氏體相相互交錯(cuò)，進(jìn)而很大程度上阻礙了位錯(cuò)的移動(dòng)，這種相變強(qiáng)化機(jī)制促進(jìn)了焊縫區(qū)強(qiáng)度的提高。 焊接過(guò)程中焊縫熔池金屬中的鉻、鉬、鎳等原子，在高溫環(huán)境下會(huì)置換原來(lái)晶格中的鐵原子從而形成置換固溶體，導(dǎo)致了晶格畸變；而對(duì)于保護(hù)氣體中的氮原子則不會(huì)形成置換固溶體，但可以進(jìn)入晶格內(nèi)形成間隙固溶體，這種間隙固溶體相比于置換固溶體具有更強(qiáng)的晶格畸變。以上兩種形成固溶體導(dǎo)致的晶格畸變嚴(yán)重阻礙了位錯(cuò)的滑動(dòng)，最終這種固溶強(qiáng)化機(jī)制一定程度上提升了焊縫金屬的抗拉強(qiáng)度。

   最終在以上兩種主要的強(qiáng)化機(jī)制的共同作用下，使焊縫金屬的強(qiáng)度要顯著強(qiáng)于母材的強(qiáng)度，進(jìn)而斷裂基本都發(fā)生在母材區(qū)。通過(guò)改變焊接工藝參數(shù)中線能量對(duì)雙相不銹鋼進(jìn)行焊接，對(duì)焊接試件加工成的拉伸試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表所示。通過(guò)表可知，改變焊接線能量會(huì)對(duì)雙相不銹鋼焊接接頭的抗拉強(qiáng)度及延伸率產(chǎn)生一定的影響：焊接接頭的抗拉強(qiáng)度會(huì)隨著焊接線能量的增大而逐漸下降，而焊接接頭的延伸率則隨著焊接線能量的增大而逐漸升高。

   當(dāng)改變焊接過(guò)程中的線能量時(shí)，隨著焊接線能量逐漸的增大，一定程度上延長(zhǎng)了鐵素體相向奧氏體相的轉(zhuǎn)變的相變時(shí)間，從而可以使更多的鐵素體相轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性更好的奧氏體相。由于雙相不銹鋼焊接接頭中的奧氏體相的比例增大，使得焊接接頭整體的延伸率得到了顯著的改善，但是由于接頭組織中鐵素體相的比例下降最終導(dǎo)致焊接接頭整體的抗拉強(qiáng)度下降。同時(shí)與前面的討論相似，由于合金元素在焊接接頭中形成置換固溶體及間隙固溶體，在這種固溶強(qiáng)化機(jī)制的作用使得接頭的強(qiáng)度要高于母材的強(qiáng)度。由于雙相不銹鋼中具有典型的鐵素體與奧氏體兩相共存的特征，使得在奧氏體晶粒與鐵素體晶粒長(zhǎng)大的過(guò)程中會(huì)相互抑制對(duì)方長(zhǎng)大，進(jìn)而使得兩相的晶粒得到了細(xì)化。這種細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制會(huì)顯著提升焊接接頭的綜合性能，這種機(jī)制可以通過(guò)霍爾佩奇公式來(lái)解釋?zhuān)捎诰Яp小，同樣體積內(nèi)的晶粒數(shù)量增多，進(jìn)而具有更多的晶界。會(huì)形成更多的位錯(cuò)塞積，同時(shí)會(huì)阻礙位錯(cuò)的移動(dòng)。同時(shí)由于晶粒更多，晶界更加曲折，使得裂紋不容易繼續(xù)擴(kuò)展，進(jìn)而提升材料的韌性。同時(shí)由于晶粒更多使得每個(gè)晶粒的擔(dān)的變形量更小，進(jìn)而引起材料的塑性提升。 通過(guò)以上的固溶強(qiáng)化機(jī)制、相變強(qiáng)化機(jī)制、細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制共同作用下，使得雙相不銹鋼焊接接頭的強(qiáng)度優(yōu)于母材的強(qiáng)度。