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适当的固溶氮含量是高氮钢具备良好性能的前提基础,但是在高氮钢焊接过程中,经常发生奥氏体固溶氮损失现象。因此,研究与开发一种新型高氮奥氏体不锈钢焊丝并应用于高氮钢的焊接,以保证焊缝的固溶氮含量与母材相同或相近,是保证焊接接头性能的前提条件。 本文以8mm厚的高氮钢板为试验材料,采用额定功率为4kW的Nd:YAG固体激光器对其行了激光-电弧复合焊接。首先对无氮焊丝焊后接头的微观组织形貌及其组织演变规律等进行了研究,在此基础上,通过系列改变焊丝氮含量,来研究焊丝氮含量对焊后接头组织及力学性能等的影响,从而初步揭示焊丝中氮元素的熔池过渡机理。 研究结果表明:不含氮焊丝焊接时,熔滴过渡形式是近乎连续的射流过渡,基本不存在熔滴“爆裂”现象,但是随着焊丝中含氮量增加,焊接电弧逐渐增长,而且熔滴过渡过程中的“爆裂”现象越来越明显;随着焊丝氮含量的增加,焊缝表面成形得到改善,但是过高的焊丝氮含量会造成一定的焊接飞溅,不同氮含量焊丝焊后接头截面形貌均为上宽下窄的“高脚杯”状;不同氮含量焊丝焊接的焊缝凝固模式均为AF模式且焊缝组织均为奥氏体和少量铁素体,焊缝氮含量随焊丝氮含量的增加而增加,焊缝中铁素体含量随焊丝氮含量的增加而减少;所有焊缝中均出现了由腐蚀引起的黑色“蚀坑”,且蚀坑数量随焊丝氮含量的增加而增加;焊缝区硬度最低而母材区硬度最高,热影响区硬度介于焊缝区与母材区之间,且随着焊丝氮含量的增加,焊缝区硬度反而有下降的趋势;未加氮焊丝(0.0N)和加入0.4N的焊丝焊接后,其内气孔大而集中,而加入0.2N和加入0.6N的焊丝焊接后,其内气孔相对少而细小一些,且气孔均分布在熔合区附近;焊接过程中,焊丝中的氮元素部分以氮原子形式固溶于焊缝中,部分以氮气孔形式滞留于焊缝中,并有一部分以氮气形式逸出。