高氮钢激光焊工艺试验研究(3)
对一般钢种而言，钢中氮超过一定限度就认为是有害成分，由于怀疑氮在铁素体钢中会导致钢变脆，并且存在向钢中加氮困难的问题，所以最初一般不在钢中进行氮合金化[6]。20世纪初，Andrew[7]首次研究了氮在钢中的作用，并记载了氮对奥氏体的稳定性及力学性能的重大影响;1926年，Adcodk[7]做了氮的加入可提高铁铬合金强度的研究;1942年Uhlig[8]又在以上研究基础上研究证明了氮对钢的耐蚀性的有利影响。
二战期间，由于镍资源的严重短缺刺激了以氮代替镍以稳定奥氏体区的研究[20]，所研究的含氮不锈钢的氮含量也在以不断提高的趋势增加。20世纪50年代，开始普遍用氮进行不锈钢的合金化，开发了高锰系列的含氮奥氏体不锈钢，标准化了AISIZOO系列新合金[9];20世纪60年代末期，首次工业化生产了含氮不锈钢“Nitronic”、0.18N钢及德国的1.4439钢种，20世纪70年代瑞典的Avesta申请了专利并生产了氮合金化铝钢254SMO(ZOCr-18Ni-6Mo-0.7Cu-0.2N)，之后美国的Allegheny Ludlum开发了合金AL6洲(Zoer-ZoNi-6.3Mo-0.22N)[10]。
由于高氮钢冶炼技术的限制，20世纪60年代以前，所研究的含氮奥氏体不锈钢氮含量均低于0.6%，并且没有得到更为广泛的应用;到了80年代及90年代，开发了许多极高氮含量的高Cr、高Mn及高Mo合金，高氮不锈钢在个别发达国家(如德国),得到了广泛的应用。[10]
目前，高氮钢的研究越来越受到了世界范围内的广泛重视，发展也很迅速。国际高氮钢会议的定期召开就是各国冶金工作者互相交流高氮钢研究成果的一个平台。
我国也特别重视对高氮不锈钢的研究工作，目前，在高氮不锈钢的研究方面也有一定的进展。近几年，国内高压冶炼高氮无镍奥氏体不锈钢的试验研究已逐步展开，但由于受到加压冶金设备及冶炼技术的限制，氮含量始终得不到提高，一般不超过0.65%。2006年，国际高氮钢会议在我国召开，标志着国际高氮钢研究和技术开发方面的最新发展，并为我国高氮钢研究的发展创造了一个前所未有的机会。
1.2.3 高氮奥氏体不锈钢的焊接技术问题及解决措施
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、含氮不锈钢的焊接研究在国
图1.1 高氮奥氏体不锈钢熔焊时可能出现的焊接缺陷
内外已经进行了很多年，并且取得了不错的结果。世界范围内的材料开发趋势是氮含量水平越来越高，由于本实验所采用的奥氏体不锈钢中不含镍，完全由氮来代替，氮的含量很高，达到了0.7%，这样，随着氮含量的增高，氮逃逸的驱动力也越大，所需要的性能下降的危险也越大。对于高氮合金来说，这个问题更为严重，因为这些高级材料常常应用在比较重要而且条件要求比较苛刻的场合，即使氮流失很少一部分，也会导致性能的恶化，造成严重后果。图1.1为高氮奥氏体不锈钢熔焊时可能出现的焊接缺陷示意图。
A、焊缝金属的吸氮问题
氮在液态铁中以三种方式存在:氮分子、氮原子和氮离子。由于在焊接过程中，氮的溶入与析出是两个同时进行的过程，保留在凝固的焊缝金属中的氮浓度，表达了氮的吸收与氮的逸出之间的一种平衡关系，在吸收氮原子与吸收氮离子的过程中，相对较快的那个过程控制了氮的吸收过程，而夹杂物等之上的气泡形成速度则控制了氮的逸出过程[l4]。
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