高氮钢国内外焊接研究现状及存在的问题氮钢和含氮奥氏体不锈钢是工程材料的一个重要分支，目前关于高氮一词没有严格定义。一般而言，在铁素体钢中氮含量超过0.08%(质量分数)，奥氏体钢中加入的氮含量超过0.4% (质量分数)，就称这类钢为高氮钢[5]。67694

高氮奥氏体不锈钢(以下简称高氮钢)主要是利用氮元素部分甚至完全代替合金元素镍以获得单相奥氏体组织，利用氮进行合金化具有很多优点：

（1）与碳相比，氮是更加有效的固溶强化元素，同时可以促进晶粒细化；

（2）氮是强烈的奥氏体形成化元素，可以减少合金中的镍含量，降低铁素体和形变马氏体形成能力；

（3）尽管氮对材料在酸中抗总体腐蚀性能没有明显改善，但可以极大地提高材料抗点蚀和缝隙腐蚀能力。

随着冶炼技术的进步，已能够生产含氮量高达1% (质量分数)的高氮钢，可以进行商业化生产。总的来说，氮在钢中有三种存在形式:固溶态；氮化物；氮气孔。氮化物和碳化物是钢中一种重要的显微组织构成[6]。

对高氮钢而言，高的氮含量必然影响焊接时氮化物的析出行为以及材料的组织和性能。有研究结果表明:由于氮的析出，在其周围会形成贫氮区，从而贫氮区诱导α相形成[7]，，这种相对材料的韧性和抗腐蚀性构成不利影响[8] 。但也有文献表明一些材料HAZ没有明显的氮化物析出行为，文献[10]中对两种高氮钢的焊接性进行研究，热影响区无明显的氮化物析出。18Cr18Mn0.6~1.2N[11]、18Cr18Mn2Mo0.9N[12]、19Cr5Mn0.7N[9]和21Cr25Mo0.9N[13] 的TTP曲线表明，在鼻尖温度，氮化物开始析出的孕育期10s。因此在传统的弧焊热循环作用下，不会发生氮化物沉淀。焊接时的焊接工艺参数尤其是焊接热输入会影响HAZ的氮化物析出行为。实验中若采用高能电子束作为焊接热源，能够快速的进行加热，热影响区面积较小，由上所述，采用电子束焊接将有利于提高接头的组织与力学性能。

2装甲钢国内外焊接研究现状及存在的问题

高硬度装甲钢作为装甲防护的主要材料之一，对其焊接接头的抗裂性有较高的要求。国内常用的高硬度装甲钢主要是转炉616装甲钢，传统的与转炉616装甲钢相匹配的焊接材料为BA2Mn 焊条，焊接工艺方法主要为焊条电弧焊。由于焊条电弧焊焊接效率较低，因此，先进焊接方法和新型焊接材料的研究和开发具有重要意义，并已取得了相当重要的进展[14-16]。目前对于高强钢焊接方法的选取，大都采用焊接热输入密度集中、效率高、熔池保护及脱氢效果好、焊接变形小的CO2 焊或者富氩混合气体保护焊，但也有根据各自生产制造实际采用埋弧自动焊以及复合焊接方法[ 17]焊接的。论文网

陈俐[18]等则利用激光焊接方法对各种高强钢的焊接性进行了研究，并得出:无论是碳或合金强化的高强钢，还是通过特殊冶金加工的的高强钢，在快速加热和冷却的激光焊条件下，接头的硬度大大高于母材使接头易产生裂纹。高强钢产生裂纹主要有两种类型:冷裂纹，热裂纹[19]

(1)冷裂纹倾向。

高强钢随着强度等级的增高，焊接接头冷裂纹倾向增大。冷裂纹又叫氢致裂纹或延迟裂纹，是指焊接接头冷却到较低温度下(Ms温度以下)时产生的焊接裂纹。冷裂纹一般都产生在热影响区，有时也产生在焊缝金属内。产生冷裂纹的三个主要因素是：焊缝金属内残留的扩散氢、热影响区或焊缝金属的淬硬组织、焊接残余应力。焊接高强钢时，氢的主要来源是焊条药皮中的水分和坡口表面的水分、油污杂质等。这些物质在电弧高温作用下分解出氢，溶解在熔池金属内，熔池冷却凝固时氢来不及逸出，残留在焊缝内。另外，焊接低合金高强钢的一个重要特点是热影响区有较大的淬硬倾向，随强度等级的提高，含碳量或合金元素含量增多，其淬硬倾向也增大。当焊接厚大焊件或冷却速度快时，热影响区或焊缝金属更容易产生淬硬组织。焊接时由于不均匀的加热和冷却以及构件本身的拘束作用，在焊缝内仍然会产生很大的残余应力。所以，高强钢焊接时有较大的冷裂倾向。为防止冷裂纹的产生，焊前应严格按照焊条说明书的规定烘干焊条，将坡口清理干净，并采取焊前预热、焊后保温缓冷及热处理等措施。