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除了采用Ar、Ar+N2、N2等作为保护气体外，有人研究了气氛中加入少量的氧化性气体，如O2和CO2，对焊缝中氮含量的影响。文献[17]研究表明，在焊接电弧中氧化性气体可以增加氦的吸收速率，相反还原性气体(例如H2)，则会降低氮的吸收速率。Kobayash等对氧化性气体在增加焊缝氮含量的机理加以研究[18]，结果表明在电弧空间中主要是通过下述反应生成的NO成为焊缝增氮的主要途径。论文网
2CO2+N2→2CO+2O+2N→2CO+2NO (1)
NO+[Fe]→[FeO]+[N] (2)
Blake和Den Ouden等[19-20]的研究也证实了在电弧空间中形成了NO，并发现了铁的氧化物的形成。在氮的溶解度范围内，少量氧化性气体的加入有助于焊缝氮含量提高。
(2)焊接填充材料文献综述
一般，高氮钢是在高压条件下熔炼得到的。在常压下，采用熔焊的方法焊接高氮钢时，氮在液态熔池中处于过饱和状态，凝固后焊缝容易形成氮气孔和严重的合金元素偏析，造成焊缝性能的下降，而且母材的氮含量越高，临界氮气孔半径越小，气孔就越容易形成[21]。为了避免氮气孔的形成所引起的焊缝氮损失，使整个焊接过程置于高氮分压环境下进行是一种有效途径。而在常压下，采用合适的焊接方法和工艺可以避免焊缝气孔的形成，但焊缝氮含量往往低于母材的水平。此时，可以通过焊缝合金化来增加氮的平衡溶解度以达到增加焊缝氮含量的目的。
目前，市场上没有针对高氮钢焊接的填充材料，焊接材料的开发与选用基本上存在两种方向，一类是Ni基合金，即采用含镍量高并含有大量的Cr、Mo等合金元素的超合金化焊接材料进行焊接，如Thermanit Nimo C和Thermanit Nimo C24(化学成分如表1所示)，焊后可以获得到相对满意的接头性能，特别是抗点腐蚀性能，但常规的力学性能稍差，这时焊缝的性能优劣与固溶的氮含量无关；另一类就是氮合金化的Fe基合金，焊接填充材料的合金系统基本上决定氮在焊缝中溶解度，因此在开发研制这类焊接材料时必须以有利于增大氮在焊缝中的溶解度为出发点，同时要有效的控制氮化物的形成。合金元素添加原则为：添加能够提高氮元素溶解度的合金元素，如Cr、Mn等元素；尽管V、Ti可以增加氮的溶解度，但具有较强的氮化物形成倾向，不利于焊缝的韧性，一般不宜采用；减少降低氮溶解度的合金元素，如C、Si、Ni等元素。文献[23]中的Thermanit25／22／5是一种铁基填充材料(氮含量为0.53％)具有较好的强度、韧性、抗腐蚀性能和抗氧化性能。这类焊接材料，成本低廉而且性能优越，是高氮焊接材料设计的一个方向[22]。
表1不同填充材料的化学成分
Grade C Si Mn Cr Mo Ni Cu N Fe
Thermanit25/22/5 0.010 0.19 5.2 24.79 4.98 22.1 0.96 0.53 Bal
Thermanit Nimo C 0.007