高氮钢双面双弧焊接工艺试验研究(2)
4.4高氮钢对接接头冲击试验 18
结 论 20
致 谢 21
参考文献22
1 绪论
1.1 选题背景与选题意义
作为材料研究的一个新领域，高氮钢以它的高韧性、高强度、良好的耐腐蚀性引起国内外学者的广泛关注。高氮钢的研究自上个世纪80年代末开始，国内外的学者们意识到了高氮钢在焊接领域的潜在能力，近几年科学技术不断发展，国内外的学者们对高氮钢的研究更加深入全面[1]。目前高氮钢的研究在俄罗斯、瑞典、法国、德国和日本等国家发展比较迅速，我国国家自然科学基金和宝钢集团公司的钢铁研究联合基金在 2001 年也把高氮不锈钢列入了鼓励研究开发的新型钢铁材料[2]。
本课题主要对高氮钢的焊接工艺进行试验研究。选用板为厚6mm的高氮钢板，采用双面钨极氩弧焊的焊接方法。双面双弧焊可以提高焊接速度，进而使单位时间内焊缝成形的热输入大大减小，导致热影响区减小，提高焊接接头的力学性能，使焊后焊缝拥有良好的外观成形，无缺陷且工艺简单。所以，研究高氮钢双面TIG焊对于减少焊接变形、提高焊接质量、提高焊接生产率，具有非常重大的实际意义与经济意义。
1.2 高氮钢
高氮钢，顾名思义就是钢中氮含量很高的钢种。高氮钢并不会像一般钢一样，当钢中氮含量超过一定数值时，氮就会被认为是有害成分[3]。氮元素作为合金元素被添加到钢中，与钢中其他合金元素作用，使钢获得很多优秀的特点，对钢的性能有明显的影响，对改善钢的性能有深远的意义[4]。
高氮钢作为新型的特殊钢种，其氮含量“高”的范围至今还有很多专家都不能确定，Speidel曾这样定义：“氮含量在以铁素体为基体的钢中固溶的最低值是0.008%，以奥氏体为基体的钢中的氮的质量百分数为0.4%的钢称为高氮钢。”他的这种定义在20年间得到了普遍的认同[5]。后来随着科学的进步和生产力的发展，人们在对高氮钢有了进一步的研究后，学者们重新定义了高氮钢：抗蠕变的钢中氮含量达到0.1%时，就可以被称为高氮钢：氮含量达到0.9%的不锈钢就可以被称为高氮钢；工具钢中氮含量则需要达到2.0%才可以被称为高氮钢。
1.2.1 氮在高氮钢中的作用
在高氮钢中，氮元素代替合金元素镍形成奥氏体组织，在高氮钢中主要以固溶态的形式存在，由于氮是一种极易形成奥氏体的元素，并且具有抑制形变马氏体和铁素体形成的能力所以氮不仅可以显著提高钢材的强度，而且还可以同时文持韧性不变，所以可以大大的提高钢的耐蚀性。
氮作为合金元素对改善金属的性能具有重大的意义,氮和碳两者相同之处都是通过间隙的形式强化奥氏体,但是氮并不会像碳一样，导致晶间碳化物析出,，所以氮可以作为奥氏体及双相不锈钢的奥氏体稳定剂[6]。
氮影响材料力学性能的方式主要有两个[7]:一是形成间隙固溶体;二是使电子结构发生变化。虽然本质机理并没有掌握清楚，但是各国研究者已经进行了大量的试验来研究氮的行为规律[8-12]。研究表明，氮固溶于奥氏体面心立方晶格导致的晶格畸变，对位错的钉扎作用，以及对奥氏体晶界起到强化作用是其余任何溶质所不能相提并论的。
在锻造条件下，终锻温度变低，晶粒就会变细，强度就会升高，韧性虽然略有下降，但这些下降是微乎其微的，依然保持在较高的水平上[13,14]。在冷加工条件下，最主要的强化机理是孪晶。研究表明[5,8-12]，高氮钢的强度会随着氮含量的增加而增加，伴随着变形量的减小而减小，这都与氮含量显著提高了不锈钢冷作硬化系数息息相关[8-12]。
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