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)現當改變保護氣體中的氮含量會(huì )對焊接接頭的延伸率有很大的影響，而對焊接接頭的抗拉強度影響不大；可以得出隨著(zhù)氮含量的逐漸增多，焊接接頭的延伸率會(huì )有顯著(zhù)的提升，而相對于延伸率焊接接頭的抗拉強度在小區間內平緩的下降并不明顯。經(jīng)分析產(chǎn)生這種性能的變化規律，主要是氮元素的作用導致的。因為合金元素會(huì )對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大奧氏體相區。而且氮元素相比于鎳元素具有更強的促進(jìn)奧氏體相形成的作用，因而當增加保護氣中的氮含量，會(huì )導致接頭組織中的奧氏體相的比例提高，最終導致了焊接接頭的延伸率得到了大幅度的提升；相對來(lái)說(shuō)焊接接頭組織中的鐵素體相的含量就會(huì )相對降低，從而導致了焊接接頭抗拉強度的小幅度的下降。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)臨界值后保護氣中氮含量的增加會(huì )導致焊接接頭的抗拉強度和延伸率都顯著(zhù)下降。盡管氮元素是促進(jìn)奧氏體相形成元素并能擴大奧氏體相區域，但是隨著(zhù)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 )趨于穩定。而且過(guò)多的氮元素不會(huì )繼續溶解，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，這些氮氣無(wú)法逸出最后形成了氣孔，進(jìn)而還可導致這部分區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)明焊縫區的抗拉強度要優(yōu)于母材區域的抗拉強度。這主要是因為以下幾種強化機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，進(jìn)而很大程度上阻礙了位錯的移動(dòng)，這種相變強化機制促進(jìn)了焊縫區強度的提高。 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，導致了晶格畸變；而對于保護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的晶格畸變。以上兩種形成固溶體導致的晶格畸變嚴重阻礙了位錯的滑動(dòng)，最終這種固溶強化機制一定程度上提升了焊縫金屬的抗拉強度。

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

   當改變焊接過(guò)程中的線(xiàn)能量時(shí)，隨著(zhù)焊接線(xiàn)能量逐漸的增大，一定程度上延長(cháng)了鐵素體相向奧氏體相的轉變的相變時(shí)間，從而可以使更多的鐵素體相轉變?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(zhù)的改善，但是由于接頭組織中鐵素體相的比例下降最終導致焊接接頭整體的抗拉強度下降。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，在這種固溶強化機制的作用使得接頭的強度要高于母材的強度。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(cháng)大的過(guò)程中會(huì )相互抑制對方長(cháng)大，進(jìn)而使得兩相的晶粒得到了細化。這種細晶強化機制會(huì )顯著(zhù)提升焊接接頭的綜合性能，這種機制可以通過(guò)霍爾佩奇公式來(lái)解釋?zhuān)捎诰Яp小，同樣體積內的晶粒數量增多，進(jìn)而具有更多的晶界。會(huì )形成更多的位錯塞積，同時(shí)會(huì )阻礙位錯的移動(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擴展，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)以上的固溶強化機制、相變強化機制、細晶強化機制共同作用下，使得雙相不銹鋼焊接接頭的強度優(yōu)于母材的強度。