浙江至德鋼業(yè)有限公司技術(shù)人員在對(duì)本工廠所生產(chǎn)的SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼研究分析過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其組織納米壓痕影響主要有以下幾點(diǎn)：

一、SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼焊接接頭各區(qū)域組織的納米壓痕

  SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼之所以擁有良好的力學(xué)性能，是因?yàn)樗婢吡髓F素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)良性能，對(duì)于雙相不銹鋼而言，單相組織的性能決定了其綜合性能。納米壓痕技術(shù)是精密測(cè)量技術(shù)，在實(shí)際操作時(shí)，包括加載和卸載兩個(gè)過(guò)程，得到加載曲線和卸載曲線。壓頭加載時(shí)，壓頭壓入試樣表面，得到最大壓痕深度（hmax），到達(dá)加載力時(shí)卸載，試樣回復(fù)一定的變形量，壓頭會(huì)在試樣表面留下一個(gè)壓痕，叫做殘留壓痕深度（hf）。整個(gè)加載和卸載的過(guò)程，可以測(cè)得試樣的硬度及彈性模量。在此小節(jié)，采用納米壓痕技術(shù)測(cè)量焊接接頭不同區(qū)域的雙相組織彼此的納米壓痕硬度及彈性模量，為焊接接頭整體的顯微硬度表征作出參考依據(jù)。

二、SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼焊縫及母材區(qū)雙相組織納米壓痕

  焊接接頭及母材的納米壓痕載荷-位移曲線如圖所示，根據(jù)載荷-位移曲線，實(shí)測(cè)得每個(gè)區(qū)域不同相的最大壓痕深度和殘留壓痕深度，結(jié)果如表所示，對(duì)于焊接接頭與母材，不論什么區(qū)域的焊縫，在同一區(qū)域鐵素體的最大壓痕深度均大于奧氏體的壓痕深度，殘留壓痕深度也高于奧氏體的殘留壓痕深度。在加載力相同的情況下，壓痕深度一定程度上表征了硬度的大小，納米壓痕技術(shù)實(shí)測(cè)的各區(qū)域鐵素體相的平均硬度小于奧氏體，在LMHW上半部分焊縫區(qū)域，鐵素體相的納米壓痕硬度比奧氏體相平均低39HV，這是兩相組織硬度差值最大的地方，兩相硬度差值最小的地方是GTAW中部的焊縫區(qū)域，差值約為10HV。關(guān)于雙相鋼鐵素體相與奧氏體相的硬度，他人也做過(guò)相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果普遍認(rèn)為，鐵素體的硬度要高于奧氏體組織的硬度，與本文試驗(yàn)結(jié)果相反，結(jié)合本文試驗(yàn)過(guò)程分析，在SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼經(jīng)過(guò)金相腐蝕液腐蝕過(guò)后，所得的金相組織并不在同一個(gè)基準(zhǔn)面，奧氏體組織略微突出，鐵素體組織襯于奧氏體組織的下方，在使用同一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行矯正的時(shí)候，納米壓痕技術(shù)測(cè)量的hmax和hf都大于實(shí)際值，因此測(cè)量的鐵素體硬度偏小，實(shí)際的鐵素體相硬度要比測(cè)量值大。同時(shí)，根據(jù)他人的EBSD結(jié)果，雙相不銹鋼的雙相組織中存在許多亞晶界，亞晶界大多存在于奧氏體組織中，鐵素體相中很少存在。在用納米壓痕技術(shù)測(cè)量硬度時(shí)，盡管壓痕很小，但由于SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼特殊的長(zhǎng)而窄的組織形貌，在奧氏體相上壓痕依舊會(huì)覆蓋很多亞晶界，由一定的晶界強(qiáng)化作用，使得奧氏體相的硬度升高，綜合這兩點(diǎn)因素考慮，測(cè)量的鐵素體相硬度嚴(yán)重偏小，奧氏體相硬度偏大，因此鐵素體的實(shí)際硬度應(yīng)該高于奧氏體。彈性模量是表征材料剛性的物理量，納米壓痕試驗(yàn)時(shí)，可以從卸載曲線中測(cè)得彈性模量的大小。焊接接頭各區(qū)域雙相組織的彈性模量大小如圖所示，由圖可見(jiàn)，接頭各區(qū)域雙相組織中，鐵素體的彈性模量都比奧氏體組織大，整體而言，LBW焊接接頭和母材的彈性模量要高于GTAW接頭和LMHW焊接接頭，因?yàn)镚TAW和LMHW焊接接頭都有弧焊填絲，在焊縫熔池中，溶質(zhì)金屬的加入往往會(huì)造成點(diǎn)陣畸變，導(dǎo)致焊縫彈性模量的降低。Mo元素是素體化的元素，它對(duì)材料的彈性模量有很大的影響，鉬元素含量越高，組織的彈性模量就越大，鐵素體中鉬元素的含量高于奧氏體組織，因此鐵素體的彈性模量也高于奧氏體。再者，一般體心立方結(jié)構(gòu)的彈性模量高于面心立方的彈性模量，鐵素體是體心立方，奧氏體是面心立方，在同域的鐵組織和奧氏體組織，元素偏聚效應(yīng)沒(méi)有多個(gè)區(qū)域那么強(qiáng)，因此鐵素體的彈性模量高于奧氏體組織。而對(duì)于不同接頭之間，元素分布差異較大，不同接頭的不同區(qū)域元素聚集作用不一，LBW焊接接頭的冷卻速度最快，最容易造成鉬、鉻等元素的聚集，導(dǎo)致彈性模量的增高。

 三、熱處理對(duì)SAF2507超級(jí)雙相不銹鋼組織納米壓痕的影響

 經(jīng)過(guò)固溶處理之后的焊接接頭及母材的納米壓痕載荷-位移曲線如圖所示，根據(jù)載荷-位移曲線，實(shí)測(cè)得每個(gè)區(qū)域不同相的最大壓痕深度和殘留壓痕深度，結(jié)果如表所示，對(duì)于焊接接頭與母材，不論什么區(qū)域的焊縫，經(jīng)過(guò)固溶處理之后，在同一區(qū)域奧氏體的平均最大壓痕深度仍然大于鐵素體組織，納米壓痕深度越大，說(shuō)明組織“越軟”，但是跟未固溶處理之前相比，兩相之間納米壓痕的測(cè)量值相差很小，在LMHW上部分焊接接頭中，奧氏體納米壓痕硬度只比鐵素體高1.8HV，在GTAW中心焊縫區(qū)域，兩相的納米壓痕硬度差距最大，約為20HV。固溶處理使得焊接接頭的元素分布發(fā)生變化，由于焊接過(guò)快的冷卻速度造成點(diǎn)元素偏析的現(xiàn)象有所減少，更多的奧氏體組織析出，這是導(dǎo)致了所測(cè)的納米壓痕硬度結(jié)果更為均衡的主要原因。但根據(jù)理論結(jié)果，鐵素體的納米壓痕硬度應(yīng)高于奧氏體，與所測(cè)結(jié)果相反。經(jīng)過(guò)固溶處理之后，焊接接頭最大的改變僅僅是元素分布與雙相組織的相變，鐵素體組織與奧氏體組織不在同一個(gè)平面上的狀況并沒(méi)有改變，這個(gè)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果最大的影響因素依然存在，因此試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況仍有較大誤差。由第三章金相圖片可知，對(duì)焊接接頭進(jìn)行固溶處理，LMHW和GTAW焊接接頭中析出了大量的σ相，由于單個(gè)σ相面積小，難以被壓頭壓中，因此在σ相周圍區(qū)域采用盲打的方式，嘗試測(cè)量σ相的納米壓痕硬度，結(jié)果顯示σ相的納米壓痕硬度約為627.777HV，遠(yuǎn)高于測(cè)量的鐵素體及奧氏體硬度。σ相的存在對(duì)于后續(xù)顯微硬度的測(cè)量將有很大的影響，會(huì)造成顯微硬度的局部不均勻性。經(jīng)過(guò)固溶處理之后，焊接接頭各區(qū)域雙相組織的彈性模量大小如圖所示，由圖可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)固溶處理，接頭各區(qū)域雙相組織中，鐵素體的彈性模量仍都比奧氏體組織大，但相比較于固溶處理之前，雙相組織的彈性模量都有一定程度的下降。鐵素體是體心結(jié)構(gòu)，而奧氏體組織是面心結(jié)構(gòu)，體心結(jié)構(gòu)的彈性模量高于面心結(jié)構(gòu)的彈性模量，因此測(cè)得的鐵素體彈性模量要高于奧氏體。經(jīng)過(guò)固溶處理之后，大量的鐵素體組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體組織，鐵素體化元素鉬擴(kuò)散到接頭各個(gè)區(qū)域，比固溶處理之前分布更為平均，這是彈性模量整體減小的原因之一。另外，經(jīng)過(guò)固溶處理，焊接接頭中局部存在的位錯(cuò)滑移等現(xiàn)象減少，這也進(jìn)一步降低雙相組織的彈性模量。