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本文采用307Mo不锈钢焊丝,对12mmm厚高氮奥氏体不锈钢进行机器人PMIG焊接试验研究,探究了焊缝固氮的方法,并分析了不同氮含量接头的组织和性能。通过调节焊接电流和Ar+N2保护气成分,研究了热输入和氮分压对焊缝中氮含量的影响。发现在相同的焊接热输入下,焊缝氮含量随着保护气中氮气比例的提高而增大,使焊缝最大氮含量可达0.42%。同时焊接热输入也会对焊缝含氮量产生影响,当采用Ar+N2二元保护气时,减小焊接热输入有利于提高焊缝中的氮含量。研究了活性元素O对焊缝中氮含量的影响。发现在Ar气中加入2.5%的O2后,焊缝氮含量明显增大,并且随着保护气中N2比例的提高,焊缝氮含量先增大后减小,并且当N2比例达到20%时,焊缝含氮最高为0.60%,达到母材氮含量的67%,基本实现了焊缝高氮化。当焊缝含氮低于0.20%时,焊缝无气孔产生；当焊缝含氮高于0.38%时,焊缝中产生气孔,并且随着含氮量的提高,焊缝中气孔逐渐增多。在相同焊接热输入下,焊缝中氮含量的变化直接影响焊缝凝固模式和组织形态。当焊缝含氮量低于0.24%时,焊缝金相组织为奥氏体基体和断续的骨架状铁素体,焊缝以FA模式凝固,随着含氮量的提高,焊缝中铁素体含量降低,树枝晶组织变细,二次枝晶臂变短；当焊缝含氮量达到0.30%以上时,焊缝凝固模式为A模式,焊缝组织为单相奥氏体组织,并且随着焊缝中氮含量的继续增大,奥氏体枝晶变粗,枝晶间距增大,同时枝晶臂逐渐长大。在不同的焊接热输入下,抽样显微组织检测表明：焊缝区和热影响区内未发现氮化物析出相,也未检测出热裂纹缺陷。不同含氮量的焊缝力学性能不同。当焊缝含氮量从0.20%提高到0.60%时,焊缝中显微硬度显著提高；焊缝的抗拉强度为892MPa左右,达到母材的75%。焊缝冲击吸收功呈现先增大后减小趋势,原因是焊缝中气孔增多,损害了焊缝冲击性能。