意大利Centro Sviluppo材料公司[10]开发的一种高氮奥氏体不锈钢，含C0。40~0。65%、N0。35~0。6%、Mn2~3%、Cr22~24%、Ni7。5~8。5%、、V0。6~1。2%、Nb0。7~1。5%,该钢的特点是由于焊接时含有一定量的Al、Ni和V，而有效地改善了机械性能和综合力学性能。如高温和低温下的硬度和抗蠕变性。以及在高温（800~900℃）氧化性和硫化性气织中的耐蚀性都大为提高。使用这种钢制造的零部件适用于氧化性和硫化性介质中，以及有熔盐存在的介质中，可以在高达900℃的温度下使用。如用于制作增压汽油内燃机和柴油机的阀门、涡轮发动机零部件、柴油机的预燃室，以及在高温应力下腐蚀介质中运行的化工设备等方面的零部件。

    超导技术和核聚变堆等高新技术的发展，对无磁高强度耐蚀钢的需求日益增加。为了使钢无磁性就必须使钢保持在奥氏体组织状态，为实现此目的，高氮高锰钢是很有发展前途的材料。

    奥氏体无磁钢通常作为发电护环用，过去40多年一直沿用含Mn18%、Cr4。5%、C0。5%和N0。1%的奥氏体钢。虽然这种钢有优良的机械性能和物理性能但它却由于铬含量低和碳含量高而易受应力腐蚀。因此西德克伯公司首先开发厂高氮的无磁不锈钢，含Mn18%。Cr18%、C。0。1%和N0。6%、耐应力腐蚀破裂性优良，自1978年以来就已用于制作发电机护环，近年来已大量取代了传统的护环钢。从改进钢的性能和经济效益来看，制造高强度发电机护环最好选用高氮合金化的材料。例如X8CrMn18-18不锈钢可用增压(4MPa)电渣重熔炉熔炼，加氮合金化的程度超过1%N,能够大大提高其作为发电机护环用材的性能。

1。4  研究内容和意义

    高氮钢利用氮代替合金元素镍而具有良好的塑性、耐蚀性、高温强韧性和可焊性等，在多个领域都应用广泛，如船舶、航空、化工、石油、容器、运输、建筑以及铁路等领域，具有极高的应用前景。研究资源节约型不锈钢（高氮不锈钢），调整不锈钢产业结构，是国民经济可持续发展的需要，顺应了科学发展观的要求。

    但是高氮钢材料性能优越的前提是氮元素以固溶状态存在[11]。然而高氮钢焊接过程中极易以氮损失、热影响区氮化物析出、凝固裂纹等方式损失。并且高的固溶氮会使材料处于热力学不稳定状态，弱化了材料的性能。因此研究焊接过程中氮元素的走向以及分析焊缝氮化物析出途径都是解决高氮钢焊接氮元素的损失问题途径。

    而现如今“3D打印”传遍大街小巷，受到了国内外新闻媒体和社会大众的热切关注和追捧，它被认为是近些年来世界制造领域的一次重大突破，英国《economics》杂志认为它可以和数字信息化产业模式一起推动新的工业，3D打印在生物医学、服装、食品的创新型应用造富着人类，应用领域十分宽广[12]。而我作为材料成型控制的一名学生，希望在焊接领域也能感受到3D打印技术带给我们的魅力，因此选择研究电弧3D打印，即电弧增材制造技术。

    至此，高氮钢和电弧增材制造技术都是现如今社会关注度颇高的两项高新技术，将它们放在一起研究更是意义非凡。因此本文通过熔化极气体保护焊（MIG)的方法，采用多层单道焊的方式研究高氮钢焊丝焊缝的组织的、力学性能，以此来研究这两项热点技术，解决部分技术难题。

2  试验材料、设备和方法

2。1  试验材料

此次课题采用两种增材方式，都是用多层单道焊逐层堆积而成金属构件：一道是利用自制的高氮钢焊丝堆积而成，另一道是利用自制高氮钢焊丝和308不锈钢焊丝双丝焊堆积而成。而两道堆焊的基板均是Q235碳钢。高氮钢焊丝直径为1。2mm。表2。1为自制高氮钢焊丝的成分组成；表2。2为所用308不锈钢的成分含量；表2。3为基板Q235碳钢的成分组成表。