局部氮分压装置与高氮钢PMIG焊接接头含氮量关系实验研究(2)

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2.2 试验步骤 11

2.3 金相观察 12

2.4 氮含量检测 12

2.5 本章小结 13

3 氮分压对焊接接头外观与组织的影响 14

3.1 氮分压对焊接接头外观的影响 14

3.2 氮分压对焊接接头焊缝区组织的影响 14

3.3 氮分压对焊接接头熔合区组织的影响 16

3.4 氮分压对焊接接头热影响区组织的影响 18

3.5 本章小结 19

4 氮分压对高氮钢焊接接头成分的影响 20

4.1 氮分压对焊接接头氮含量的影响 20

4.2 氮分压对焊接接头其他成分的影响 21

4.3 本章小结 21

结论 22

致谢 23

参考文献 24

1 绪论

1. 1 课题背景及意义

1.1.1 高氮钢研制的意义

近十年来，中国不锈钢的生产和消费迅猛发展。不锈钢的消费量由1990年的26万吨增长到2003年的420万吨，成为世界上受关注的不锈钢第一消费大国。不锈钢的需求拉动丁不锈钢生产的快速发展。1999年以后，中国不锈钢生产结束了产能长期徘徊在30万吨的历史，2000年产量突破100万吨，2003年粗钢产量达1万吨，钢材158万吨，1993～2003十年来中国不锈钢产量和消费量的统计图如图1所示。

中国不锈钢产量和消费量统计图

图1 中国不锈钢产量和消费量统计图

不锈钢需求的快速增长导致镍资源的严重紧缺，目前，镍的价格已经攀升到15年来的最高点。因此，研究资源节约型不锈钢(高氮不锈钢)，调整不锈钢消费和生产的结构，不仅是国民经济可持续发展的需要，同时也是节约重要的战略物质，维护国家安全的需要。

高氮不锈钢是指氮含量超过其在16000C及在大气中平衡溶解度的一类不锈钢，通常把氮含量超过0．08wt％的铁素体/马氏体不锈钢或氮含量超过0．4wt％的奥氏体不锈钢称为高氮不锈钢，它是目前正在蓬勃发展的一类新型工程材料[1-3]。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。随着增压电渣重熔及反压铸造等先进冶炼技术的发展，现已能够制造出氮含量高达2.0wt％的高氮钢[3]。

高氮奥氏体不锈钢主要是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，利用氮进行合金化具有很多优点[4-7]：(1)与碳相比，氮为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。因此，高氮钢具有良好的强韧性和耐蚀性。

由于高氮具有这些特点，自其问世以来即受到世界各国的广泛关注，并期望在电力工业、造船、铁路、运输、低温作业、化工设备、压力容器、建筑、医药以及海洋工程等领域获得更多的应用。因此，在国家重点基础研究发展计划(973计划1)项目——“提高钢铁质量和使用寿命的冶金学基础研究"中将高氮钢作为资源节约型不锈钢纳入了研究内容。