高氮钢-高强钢混合冶金行为综述
摘要：高氮钢和高强钢在各个领域都有应用和前景。本文阐述了高氮钢、高强钢的定义、应用和焊接时出现的问题。介绍了增材制造的定义。总结了当前对高氮钢和高强钢增材和焊接的样件性能研究和优化。最后介绍了电弧熔炼。
关键词：高氮钢；高强钢；增材技术；电弧熔炼
1.高氮钢、高强钢简介
高氮钢属于钢和不锈钢的一种, 对一般钢种而言,钢中氮超过一定限度就认为是有害成分, 而高氮钢并非如此。Speidel定义了“高氮钢” ,认为如果铁素体基体中 w(N)gt;0 .08 %或奥氏体基体中 w(N)gt;0.4 %的钢是高氮钢。Paton的定义是当钢中氮超过熔融条件下的平衡溶解度时,这些钢就称作超高氮钢。[1] 对于奥氏体不锈钢而言,根据氮在奥氏体不锈钢中的含量,可将含氮奥氏体不锈钢分为控氮型(氮含量0.05～0.1%)、中氮型(氮含量0.1～0.4%)和高氮型(氮含量在0.4%以上)。在过去的十几年里,该定义得到了广泛的认可。但随着新技术、新钢种的出现,该定义需要重新考虑。比如著名高氮钢专家和等认为,当抗蠕变钢的氮含量超过,不锈钢中的氮含量超过0.9%或工具钢中的氮含量超过2.0%时,就可以认为是“高氮钢”。高氮奥氏体不锈钢由于它优良的力学性能和耐腐蚀性能,越来越受到研究学者的重视。对于高强钢，国际钢铁协会项目组定义将屈服强度210~550MPa的钢称为高强钢。高氮钢和高强钢的焊接在建筑，船舶，桥梁，压力容器等工程领域有很广阔的应用前景。德国 VSG 公司利用这一特点制造了航空涡轮机和滚珠丝杠传动装置的轴承环，成品经过1300小时的超音速实验和4小时盐雾实验，没有发现任何的腐蚀坑存在；日本学者拓展了高氮钢在海洋设备上的用途，提高钢中的氮含量来增加不锈钢的耐蚀性，经过海水实验，抗腐蚀效果良好，点蚀当量可达73.8。高强钢的应用也十分广泛，低合金高强铸钢作为重要的结构件，具有优良的力学性能和物理化学性能，据统计2014 年铸钢件占钢铁产品的 28%。我国鸟巢体育馆、杭州湾跨海大桥观景平台和深圳文化中心的黄金树等大型钢结构工程之中，铸钢件均扮演了重要的角色，而其与其他钢种异种钢的焊接往往是工程上需要克服的难题。
高氮钢在焊接过程中最常见的问题就是氮元素的聚集和逸出，对该问题的解决方法就是向焊缝中过渡一定量的氮元素。马氏体高强钢在焊接过程中最常见的问题是焊接工艺和焊接材料选择不当导致焊接裂纹等缺陷的产生以及硬脆性化合物沉淀的生成，解决的方法就是选择合适的填充材料以及制定合理的焊接工艺。[2]
2.增材技术简介
点弧增材制造技术是一种应用逐层堆积技术，基于钨极惰性气体保护焊、熔化极气体保护焊及等离子电弧焊等熔焊焊接方法，以电弧为热源，通过内送丝或外送丝，在可控自动化设备环境下，根据3D模型构架由线至面至体逐渐堆积出结构复杂构件的先进新型智能制造技术。该技术具备高填充率，材料资源且利用率高，减材工序较少；加工工序少且生产周期短，成本小；能够制造出架构较为复杂的构件；可针对受损零部件进行修复等优势，同时具备制备大尺寸复杂构件的功能。[3-4]
3.研究现状
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