高氮钢激光焊工艺试验研究(2)
由于高氮奥氏体不锈钢具有高强度、高塑性、抗晶间腐蚀能力强等特点。N又是环保友好材料，生产中不会造成环境污染，可以认为高氮无镍奥氏体不锈钢具有极大的市场竞争优势，是具有优良的力学性能和耐腐蚀性能的新钢种[3]。
高氮奥氏体不锈钢越来越被广泛地使用，除了其他特性之外，主要是由于其力学性能和耐腐蚀性能等综合性能较高。在含氮不锈钢的焊接中，因为氮的流失会造成钢的力学性能和耐腐蚀性能的下降，所以焊接时最本质的问题是避免氮的流失。高氮奥氏体不锈钢的焊接问题主要有焊缝金属的吸氮问题、高氮钢中的氮气孔、焊接裂纹、氮化物的析出等。
而激光焊的优点是激光的加热范围小，热量集中，焊接速度快，焊接残余应力和焊后变形量小，故采用激光焊接高氮钢可以有效减少焊缝中氮元素的损失，并抑制焊接热裂纹的产生，因此激光焊接高氮不锈钢应用前景十分广泛，具有一定的研究价值。所以本文开展了高氮不锈钢的的激光焊接工艺研究，通过对不同焊接工艺的焊缝成形、组织与力学性能的分析，为进一步研究高氮不锈钢的光纤激光焊接方法提供了理论参考和实践经验。
1.2 高氮奥氏体不锈钢材料的研究发展
1.2.1 定义和分类
对一般钢种而言，钢中氮含量超过一定限度就被认为是有害成分[4]，而高氮钢并非如此。在高强度低合金钢中，氮含量通常是0.005%，而当氮含量达到0.015%-0.02%时，却能有效地改善钢的力学性能;尤其在高氮钢中，氮的添加很好地改善了钢的力学性能和耐腐蚀性能。
对于高氮钢而言，所谓的“高”，目前还没有一个清楚和确切的定义，表达“高”的最好术语是指在一定的条件下，氮加入钢中达到了所要求的性质。Speidel定义的“高氮钢”认为，如果铁素体基体中氮含量大于0.08%或奥氏体基体中氮含量大于0.4%的钢是高氮钢，这个定义在过去的20年间得到了普遍的认可。1995年，高氮钢又重新被定义为:“一定压力下或用其他方法生产的，氮浓度比液态时标准(正常)溶解度高的钢，这种钢需要规定的冶炼方法和焊接方法(如果在生产和焊接过程中发生液态凝固)”，定义中的液态标准溶解度是指熔池上氮分压为0.IMPa、钢液温度为1600℃[14]时的溶解度。但随着新钢种的出现，高氮钢又有了新的定义，著名高氮钢专家Gavriljuk和BenS仁[5]认为抗蠕变钢中含氮量(质量分数)达到0.1%、不锈钢含氮量达到0.9%、工具钢含氮量达到2.0%的钢都可以称作高氮钢。
尽管高氮钢的定义很重要，但是很难确切定义。通常认为，人为地向钢中加入氮元素，以达到某种特定性能的钢种，都可称作为高氮钢[6];而通过人为手段向钢中加入一定量的氮合金化元素则可获得高氮奥氏体不锈钢，这是一类新型的不锈钢材料，氮合金化元素的加入改善了材料的强韧性能和耐蚀性能，并降低了原材料成本。
高氮不锈钢按组织结构可分为高氮马氏体不锈钢、高氮奥氏体不锈钢、高氮铁素体不锈钢和高氮双相钢。对于含氮奥氏体不锈钢来说，根据钢中氮的含量来分，可分为控氮型、中氮型和高氮型三种，氮含量在0.05%-0.10%之间的称为控氮型、氮含量在0.10%-0.40%之间的称为中氮型、氮含量在0.4%以上的称为高氮型[6]。由于高氮奥氏体不锈钢具有优异的力学性能及耐腐蚀性能，并具有良好的冷加工性能、生物相容性和无磁性等特点，其用途非常广泛。
1.2.2 在国内外的发展历史及应用
高氮不锈钢的出现，最初是在上世纪70年代，由于氮价格低廉，且资源丰富，而相对于价格昂贵且稀缺的镍来说，以氮取代镍能极大地降低钢的成本，同时不锈钢的强度和抗腐蚀性能也得到了提高。
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