高氮钢TIG焊接工艺研究(2)
1、设计高氮钢 TIG焊接工艺试验，分析TIG 对焊焊接的焊接参数。并研究各焊接参数如送丝速度、焊接速度、焊接电流等对焊接质量的影响。
2、对于高氮奥氏体不锈钢对接焊接过程中的缺陷进行分析。分析各个焊接因素对于焊接逸氮以及焊接热输入对于焊接接头的热影响区的影响。通过工艺参数试验，探究各种缺陷的解决方法。
3、在前面工艺试验的条件上， 找出最佳焊接工艺参数，得到成形质量良好的焊接接头。通过对接头的微观组织形态分析，以及对焊接接头的力学性能进行分析，结合微观组织分析其原因。
1.2 高氮奥氏体不锈钢性能概述通常把氮含量超过0.08 %(质量分数)的铁素体/马氏体不锈钢或氮含量超过 0.4%(质量分数)的奥氏体不锈钢称为高氮不锈钢，它是目前正在发展中的一类新型工程材料[1]。根据基体组织类型差异，高氮不锈钢可分为高氮奥氏体不锈钢、高氮铁素体/马氏体不锈钢以及高氮(奥氏体+铁素体)双相不锈钢三大类[2]。当不锈钢中的碳元素含量过高会引起晶间碳化物析出，导致材料脆断、晶间腐蚀等问题，碳并不是理想的奥氏体稳定化元素[2]。传统的奥氏体不锈钢主要靠合金元素镍元素稳定奥氏体，由于近年来的不锈钢需求大大增加，然而镍资源有限使得合金元素镍的成本居高不下。这些原因使得人们关注于高氮奥氏体不锈钢上，对于高氮奥氏体不锈钢来说，具有低成本、优异的力学性能及耐氧化、耐磨损腐蚀等优异的性能，并且高氮不锈钢利用氮元素来部分甚至完全代替合金元素镍以获得奥氏体组织，能够大大的节约合金元素镍降低成本。高氮钢中氮元素的作用除了替代贵重的合金元素镍降低成本外，主要作用是氮作为固溶强化元素能够提高奥氏体不锈钢的强度的同时，同样具有较高的塑性与韧性，相比于碳及其他合金元素来说，氮元素提高强度作用更大，即氮元素的强化作用强。同时，氮的加入还能延缓不锈钢钢中金属间化合物的析出，扩大热处理工艺窗口。
1.2.1 高氮钢的力学性能由前面可以知道，高氮奥氏体不锈钢具有优良的力学性能，取决于氮在不锈钢中的强化作用，而氮元素的强化作用取决于氮在钢中的状态，氮在不锈钢中有以固溶体形式存在的氮和以氮化物形式出现的氮[3]。氮这两种状态在钢中分别起固溶强化与氮化物沉淀析出强化两种作用[4]。氮与碳相比，氮是比碳更具有固溶强化的元素，提高钢的强度又不降低断裂韧性。由于在蠕变过程中，氮的存在使得细小的Fe2Mo颗粒弥散在晶粒边界，而碳在蠕变过程中使粗大的Cr33C6 分布在晶粒边界，使得氮对抗蠕变性能作用远高于碳，所以在氮在提高钢的强度的同时，由于氮含量的增加使得弥散强化总用增强，奥氏体不锈钢抗蠕变性能增加[5]。
1.2.2 高氮钢的耐蚀性能氮对于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性被认为是一种重要的合金元素[6]。氮的加入可改善奥氏体钢耐一般腐蚀、点蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀的能力。氮合金化能够促进奥氏体不锈钢表面富氮钝化膜的形成，并且抑制了碳化物的析出，从而可降低晶间腐蚀敏感性，可显著提高不锈钢的耐点蚀性能，抗点蚀能力随着氮元素的提高而显著提高[7]。为了开发一种具有优良抗蚀性的资源节约不锈钢材料，采用了2 项关键技术。第一个关键是高氮合金化，氮富集提高了点蚀和缝隙腐蚀，而不增加铬或钼含量。因此，增加氮可能有助于减少必要的铬和钼含量。此外，由于氮是奥氏体，加入氮降低镍含量，形成一个单一的奥氏体相。降低不锈钢中的镍使生产成本降低。即高氮钢由于氮的存在使得不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。