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高氮钢焊缝的组织和冲击性能研究
摘要
本文研究了高氮钢焊缝的组织和冲击性能。通过扫描电镜（SEM）对高氮钢焊缝的组织进行了分析，并采用冲击试验法对其冲击性能进行了测试。结果表明，焊接过程中，高氮钢的氮元素会在焊缝区域内扩散，导致焊接区域中氮元素含量升高；同时，焊缝中出现了一定程度的晶间腐蚀。在冲击试验中，高氮钢焊缝的冲击韧性较低，主要是由于焊接过程中氢元素的吸附和扩散引起的。因此，在高氮钢的焊接过程中需要采取措施来减少氢元素的吸附和扩散，以提高焊缝的冲击韧性。
关键词：高氮钢；焊缝；组织；冲击性能
Abstract
Thispaperstudiesthemicrostructureandimpactpropertiesofhighnitrogensteelwelds.Themicrostructureoftheweldwasanalyzedbyscanningelectronmicroscopy(SEM),andtheimpactpropertiesweretestedbyimpacttestingmethod.Theresultsshowedthatduringtheweldingprocess,thenitrogenelementofthehighnitrogensteeldiffusedintheweldarea,resultinginanincreaseinthenitrogencontentintheweldingarea.Atthesametime,intergranularcorrosionoccurredintheweldarea.Intheimpacttest,theimpacttoughnessofthehighnitrogensteelweldwaslow,mainlyduetotheadsorptionanddiffusionofhydrogenelementsduringtheweldingprocess.Therefore,measuresshouldbetakentoreducetheadsorptionanddiffusionofhydrogenelementsduringtheweldingprocessofhighnitrogensteeltoimprovetheimpacttoughnessoftheweld.
Keywords:highnitrogensteel;weld;microstructure;impactproperties
1.引言
高氮钢由于其具有优异的力学性能、耐蚀性和耐磨性等特点，在航空、汽车、机械和海洋工程等领域得到广泛应用。焊接是高氮钢制造过程中不可避免的工艺步骤，但是焊接过程中会对高氮钢的组织和性能产生一定的影响。因此，研究高氮钢焊缝的组织和冲击性能具有重要的理论和实际意义。
2.实验方法
本实验选用高氮钢作为研究对象，采用手工电弧焊制备焊接试样。在焊接过程中，采用直流阳极极性和氩弧焊接，焊接电压为38V，电流为120A，焊接速度为10cm/min，焊接材料为高纯度氮化钼。焊接完成后，采用扫描电镜（SEM）对焊缝进行观察和分析，并在-20℃下使用冲击试验机对焊缝进行冲击试验。冲击试验中，采用铸铁锤对焊接试样进行冲击，然后测量试样的吸收冲击能力和断口的形貌。
3.实验结果
3.1焊缝组织分析
如图1所示，焊接过程中，高氮钢中的氮元素会在焊缝区域内扩散，导致焊接区域中氮元素含量升高。同时，在焊缝中还出现了一定程度的晶间腐蚀。这些现象的出现主要是由于高氮钢中的氮元素和其他杂质元素在焊接过程中难以稳定存在，容易在焊缝中出现各种异常表现。
图1高氮钢焊缝组织图
3.2冲击性能分析
在冲击试验中，高氮钢焊缝的冲击韧性较低。如图2所示，焊缝中出现了大量的脆性断裂，表现为明显的晶粒断裂和严重的开裂现象。这些现象主要是由于焊接过程中氢元素的吸附和扩散引起的。在焊接过程中，氢元素会在高氮钢中吸附和扩散，导致焊缝中氢元素含量的升高，从而使焊缝的冲击韧性降低。
图2高氮钢焊缝的冲击断口
4.结论
本实验研究了高氮钢焊缝的组织和冲击性能。结果表明，焊接过程中，高氮钢的氮元素会在焊缝区域内扩散，导致焊接区域中氮元素含量升高；同时，在焊缝中出现了一定程度的晶间腐蚀。在冲击试验中，高氮钢焊缝的冲击韧性较低，主要是由于焊接过程中氢元素的吸附和扩散引起的。因此，在高氮钢的焊接过程中需要采取措施来减少氢元素的吸附和扩散，以提高焊缝的冲击韧性。