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在金属材料领域焊接作为重要的加工手段被广泛应用。高氮无镍奥氏体不锈钢以大量廉价的氮代替资源稀少、价格昂贵的镍合金元素,降低成本的同时,氮合金化使钢材获得优异的力学性能和耐腐蚀性能被广大学者追捧。国内外研究表明,高氮无镍奥氏体不锈钢在经过焊接热循环的作用下,焊缝区和热影响区中氮合金元素会出现损失,从而影响接头的性能,解决焊缝区氮合金元素以氮气孔的形式流失以及热影响区性能下降,是重要的焊接研究方向。本文使用自行设计的实心焊丝(高氮、高氮Ti、(?)1.2MIG焊丝)、药芯焊丝(高氮、高氮Ti、高氮Ti-V、高氮Ti-V-Re)两类七种焊丝进行TIG、MIG焊试验,选用热轧状态、固溶状态、铸态三种高氮无镍奥氏体不锈钢板材进行焊丝成分、焊接工艺对焊后接头氮的流失、组织、性能的影响。使用了金相显微镜、扫描电镜、XRD分析仪等设别对接头进行了组织和相的分析,同时也进行了力学性能测试,如接头的显微硬度、抗拉强度等。实验结果表明,热轧高氮钢TIG焊接头焊缝区组织为枝晶态单相奥氏体,热影响区经回复再结晶转变为等轴状奥氏体,接头无氮气孔及热裂纹缺陷；在熔合区和焊热影响区“修复”了原热轧母材晶间析出的“长条状”组织(铁素体+氮化物)与和母材基体的分离状态,保持的“长条状”轮廓与周围等轴状奥氏体晶粒形成了完好结合；在焊接电流120A至200A范围内,用高氮Ti、高氮Ti-V、高氮Ti-V-Re焊丝比无Ti高氮焊丝焊接的焊缝枝晶尺寸要细小,特别是焊接电流较大时,焊缝枝晶尺寸差别较为明显；焊丝中的Ti对熔合区晶粒长大抑制作用不明显,对热影响区几乎没有影响,N对熔合区晶粒长大的强烈抑制作用与N、Ti双重抑制作用相当；接头焊缝区和熔合区硬度明显高于热影响区和母材,接头拉伸试验多断裂于热影响区(少量断裂于母材),接头抗拉强度取决于热影响区的抗拉强度,并与热轧母材经焊接热作用后的组织形态变化有关；MIG焊接头焊缝区组织为枝晶态单相奥氏体,热影响区经回复再结晶转变为等轴状奥氏体,接头经x线探伤存在夹渣缺陷,熔合区和焊热影响区的“长条状”组织与周围等轴状奥氏体晶粒结合完好,焊缝区、熔合区及热影响区的硬度都高于母材。通过分析表明,焊丝中的Mo、Nb与Cr、Mn元素在焊丝受电弧作用形成熔体时表现出良好的协同固氮作用,同时焊丝中的Ti、V合金元素有细化焊缝区晶粒的作用,Re合金元素有净化晶界的作用,在这些元素的作用下,抑制了氮在焊缝和熔合区的流失获得较好性能的焊缝组织；固溶在钢中的氮产生的格畸变以及氮在钢中与其他合金元素以金属键结合抑制晶界的迁移,从而使热影响区的晶粒不易长大。