1。1。2 高氮钢选题背景

高氮钢指的是氮含量超过O．08wt％的铁素体／马氏体不锈钢或氮含量超过0．4wt％的奥氏体不锈钢，通常为高氮奥氏体不锈钢。近十年来，中国不锈钢的生产和消费迅猛发展，迅速成为世界上不锈钢第一消费大国。不锈钢的需求拉动了不锈钢生产的快速发展。通常不锈钢合金元素是镍元素，但是不锈钢需求的快速增长导致镍元素资源的严重紧缺，镍的市场价格已经攀升到近些年来最高点。镍资源供应严重短缺，因此研究资源节约型不锈钢（高氮不锈钢）必不可少，以此来调整不锈钢消费和生产的结构，这是我国可持续发展战略的必然要求，高氮钢的研制具有节约战略资源的重要意义[6]。

那么为什么选择利用氮元素进行合金化呢？这是因为高氮钢利用氮进行合金化具有以下优点：①氮与碳相比，氮促进晶粒细化，是比碳更加有效的固溶强化元素，可以使材料的综合力学性能提高；②氮可以极大地提高材料抗点蚀和缝隙腐蚀能力。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,利用氮元素进行合金强化的高氮钢具有良好的强韧性和耐蚀性。③氮是强烈的奥氏体化形成元素，可以减少合金中的镍含量，降低形成铁素体和形变马氏体的能力，来提高材料的力学性能。由于高氮钢具有由于其他材料的优良性能，在轮船、电力、铁路运输、化工设备、动力设备、建筑、压力容器、生物医药以及海洋工程等领域有更广阔的应用前景。

但是高氮钢也有一定的限制条件。这是因为由于高氮的性质，高氮钢在焊接时可能会出现如图1。1所示的焊接缺陷，主要是以下三大类：①氮损失，主要是氮气孔、氮逸出(液相／气相的界面反应)以及氮化物的方式；②HAZ区氮化物析出；③凝固裂纹、液化裂纹。   

相应的负面效应是：（1）焊缝区氮气孔的形成和氮逸出，使焊缝中固溶氮含量降低，造成焊接接头性能的下降；(2)焊缝区和焊接热影响区氮化物的析出，使得焊缝组织力学性能和抗腐蚀性能都会随之下降；(3)焊缝凝固裂纹及热影响区液化裂纹的形成，会使焊接接头力学性能、耐蚀性能都会随之下降，大大限制了高氮钢的应用前景。因此如何制定高氮纲的焊接工艺是目前摆在我们面前的一道难题，将会关系着高氮钢的应用前景。

 图1。1 高氮钢焊接缺陷

1。2  研究技术现状

1。2。1 电弧增材制造技术发展现状

1。3  高氮钢的应用现状

    高氮钢由于其出色的综合力学性能和耐腐蚀性在各个领域应用广阔。高氮不锈钢的抗拉强度预计将达到4000Mpa，而其他优秀性能也将保留。高氮钢制造成本较低，工艺耗时短，技术效率较高，因此可以进行工业化大规模生产。许多领域都已经大规模应用高氮钢，如发电、船舶、铁路、海洋工程、生物工程都已经商业化应用，并取得不错的经济效益。我们可以预见高氮奥氏体不锈钢有广阔的发展前景，经济效益良好。From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766

    Nitronic[9]是美国阿姆科材料公司最早开发的高氮奥氏体不锈钢。改良型ARMCO NiTronic,含C≤ 0。08%，Mn 8~10%、Cr19~21%、Ni5。5~7。5%、N0。15~0。4%、Si≤1% ，是一种最通用的新型不锈钢，其室温屈服强度等于一般18一8型不锈钢一倍以上。该钢还具有很好的抗氧化性和高温性能。这种高氮不锈钢由于强度高而在加工时需要比18-8不锈钢加工时较高的加工力，并且容易锻造。焊接时可用钨极情性气体保护焊。不可使用真空电子束焊。这种不锈钢特别适用于制造飞机和低温设备的零部件，如导管、加紧装置、波纹管、液压管道等。