浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)分析雙相不銹鋼焊縫和熱影響區(qū)微觀組織，可以發(fā)現(xiàn)在不同焊接工藝下得到的接頭晶粒大小會(huì)發(fā)生明顯變化，這與晶粒生長(zhǎng)機(jī)制有關(guān)。焊接過(guò)程中受到熱作用時(shí)，晶粒尺寸隨之變化。晶粒尺寸變化的驅(qū)動(dòng)力是晶粒尺寸變化前后的總界面能差。顆粒細(xì)小的晶粒晶界多，其界面能高；反之顆粒粗大的晶粒晶界少，晶界能也低。所以當(dāng)顆粒細(xì)小的晶粒長(zhǎng)大成為顆粒粗大的晶粒，界面能會(huì)降低，在金屬中界面能下降屬自發(fā)過(guò)程。在微觀情況下晶粒尺寸長(zhǎng)大的過(guò)程需要通過(guò)晶界遷移來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以只要能夠影響晶界遷移則都會(huì)影響晶粒尺寸變化，這些影響因素主要有：

 1. 溫度的影響

    所有能夠發(fā)生晶界遷移的過(guò)程都是基于原子擴(kuò)散的基礎(chǔ)，而原子擴(kuò)散主要由溫度決定，所以相關(guān)區(qū)域受到熱循環(huán)的最高溫度越高，合金元素的原子擴(kuò)散越劇烈，則晶粒長(zhǎng)大速度就會(huì)越快。通常在某一臨界溫度以下，晶粒尺寸會(huì)隨著溫度的升高而不斷增加直至長(zhǎng)大到臨界溫度以下的最大尺寸值，之后便不再長(zhǎng)大，但當(dāng)溫度超過(guò)臨界溫度時(shí)，隨著溫度的升高，晶粒尺寸又會(huì)繼續(xù)長(zhǎng)大；

 2. 合金元素及雜質(zhì)的影響

   合金元素顆粒和雜質(zhì)溶入基體組織后會(huì)造成釘扎作用，釘扎會(huì)阻礙晶界運(yùn)動(dòng)，特別是強(qiáng)烈鐵素體化或奧氏體化合金元素會(huì)隨著加熱冷卻過(guò)程遷移偏聚在晶內(nèi)晶界，這種合金元素偏聚是釘扎的主要成因。通常認(rèn)為偏聚在晶界的合金元素原子會(huì)降低晶界的界面能，從而降低了界面移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，使晶界不易移動(dòng)；

 3. 第二相粒子的影響

   在基體組織彌散強(qiáng)化的第二相粒子也會(huì)阻礙晶界移動(dòng)。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，第二相粒子在基體中的體積含量及半徑對(duì)晶粒長(zhǎng)大速度有影響。

  浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)觀察雙相不銹鋼焊接接頭金相組織，對(duì)接頭進(jìn)行了微觀組織分析、XRD分析以及接頭各區(qū)域能譜測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果討論了焊條合金元素、焊接位置以及熱輸入對(duì)接頭微觀組織的影響，得到了以下結(jié)論：

  a. 兩種焊條得到的接頭焊縫區(qū)以及熱影響區(qū)都由奧氏體和鐵素體兩相組成，經(jīng)XRD測(cè)試接頭焊縫沒(méi)有發(fā)現(xiàn)其他有害次生相，尤其危害最大的γ相；

  b. 所有接頭都表現(xiàn)為焊縫區(qū)奧氏體含量最高，熱影響區(qū)含量最低，母材含量居中，且母材奧氏體含量與鐵素體含量接近，達(dá)到最佳的兩相比；

  c. 在焊材相同的情況下，隨著熱輸入的增加接頭奧氏體含量整體呈上升趨勢(shì)。由于焊條309MoL中鎳元素含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于母材和焊條E2209-16，使得焊條309MoL焊接得到的接頭焊縫區(qū)奧氏體含量更多，但這種焊條焊接時(shí)隨著熱輸入的增大，接頭奧氏體含量變化并不明顯。立焊位置的熱輸入較平焊位置的大，接頭奧氏體含量更多；

  d. 由于采用三層三道焊，每層焊道的奧氏體組織形態(tài)各異。冷卻時(shí)在鐵素體晶界優(yōu)先析出奧氏體，這些從鐵素體晶界析出的奧氏體在重復(fù)熱輸入的作用下不斷順著晶界長(zhǎng)大，最后連成網(wǎng)狀，在鐵素體晶內(nèi)也不斷析出大量短棒狀細(xì)小奧氏體；

  e. 不同位置的熱影響區(qū)由于受到熱循環(huán)的次數(shù)不同，組織形態(tài)以及奧氏體含量也存在差異，靠近焊縫表面的熱影響區(qū)組織粗大，奧氏體含量較少，而靠近雙相不銹鋼焊縫底部的熱影響區(qū)中，優(yōu)先析出粗大的晶界奧氏體聯(lián)生長(zhǎng)成網(wǎng)狀，且網(wǎng)狀內(nèi)含有大量后續(xù)析出的短棒狀的奧氏體。