表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧氏體(ti)不銹鋼的化學成分及其力學性能。
在固溶處理或退火狀態下，高氮奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼的屈服強度和抗拉強度超出傳統鋼200％～300％。氮增加強度的原因有固溶強化、對層錯能的影響、沉淀析出強化、有序強化等。
高氮鋼晶體結(jie)構(gou)一個主要特點是自由電子(zi)(zi)濃度的(de)(de)增(zeng)加，提高了原子(zi)(zi)間(jian)(jian)金(jin)屬(shu)鍵鍵合，使(shi)電子(zi)(zi)在晶體結(jie)構(gou)中(zhong)的(de)(de)分布更均勻。因(yin)此，位錯(cuo)滑移時并不(bu)(bu)減弱或(huo)者破壞原子(zi)(zi)間(jian)(jian)結(jie)合，使(shi)材料具(ju)有高的(de)(de)強(qiang)度和高的(de)(de)斷裂韌(ren)性，但氮含量高于0.5％時，因(yin)原子(zi)(zi)間(jian)(jian)金(jin)屬(shu)鍵鍵合下降而不(bu)(bu)利于韌(ren)性。
在奧氏體鋼中，氮(dan)原(yuan)子(zi)與位(wei)錯(cuo)的結(jie)合能高于(yu)碳原(yuan)子(zi)與位(wei)錯(cuo)的結(jie)合能，而(er)且這種(zhong)結(jie)合能隨氮(dan)含量的增加(jia)而(er)增加(jia)，因此氮(dan)原(yuan)子(zi)比碳原(yuan)子(zi)更能有效(xiao)地阻塞位(wei)錯(cuo)。
實驗證明(ming)，氮(dan)與碳不同，其在晶界的偏析(xi)傾(qing)向不明(ming)顯，氮(dan)和(he)(he)(he)晶界的親和(he)(he)(he)力很(hen)弱(ruo)。這可(ke)以解釋高(gao)氮(dan)鋼為何(he)具有良好的耐(nai)晶間(jian)腐蝕性能和(he)(he)(he)高(gao)溫力學性能。
在鐵(tie)基(ji)固溶體中，氮原子與(yu)鄰(lin)近置換型合(he)(he)金元素(su)傾向于(yu)(yu)金屬鍵(jian)結合(he)(he)，有(you)助(zhu)于(yu)(yu)短程有(you)序，這(zhe)有(you)利于(yu)(yu)合(he)(he)金元素(su)更均勻地(di)分布，增加了奧氏體的穩定性，抑制了沉淀析出和發生腐蝕。
大多數試驗結(jie)果(guo)認為，奧氏體鋼中添加(jia)氮會降低層錯(cuo)能(neng)。在含氮奧氏體不銹鋼的形變過程中，氮促進(jin)平面滑移，這是由于層錯(cuo)能(neng)低，能(neng)阻止位錯(cuo)攀(pan)移出(chu)滑移面。
添加氮之后，會對奧氏體不銹鋼的沉淀析出行為產生很大的影響。通常，氮使M23C6型碳化物析出的時間變得更長，因為氮在這類碳化物中通常是不可溶的，從而推遲碳化物的形核，降低其形成速率。氮也降低碳原子和鉻原子的擴散能力，推遲碳化物的過時效，但鋼中的氮含量太高會導致氮化物Cr2N的沉淀析出。
含(han)碳的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)溫(wen)度(du)(du)降至-269℃時(shi)，其(qi)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)升高(gao)不(bu)多，而(er)高(gao)氮(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)則隨溫(wen)度(du)(du)的(de)降低(di)(di)而(er)顯著提(ti)高(gao)。如果(guo)在(zai)(zai)23℃時(shi)含(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)較(jiao)(jiao)含(han)碳鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)出23％，則在(zai)(zai)-269℃時(shi)含(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)則較(jiao)(jiao)含(han)碳鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)出300％。因此，高(gao)氮(dan)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)可(ke)(ke)用(yong)于制作(zuo)超導磁體(ti)(ti)的(de)外殼，但應注意，高(gao)氮(dan)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)低(di)(di)溫(wen)時(shi)會出現韌(ren)脆(cui)轉變溫(wen)度(du)(du)，如果(guo)高(gao)氮(dan)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中加(jia)入適量的(de)Mo和(he)Ni則可(ke)(ke)以改善低(di)(di)溫(wen)時(shi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)韌(ren)性，同時(shi)降低(di)(di)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度(du)(du)。
冷(leng)變形是(shi)提高奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼強(qiang)(qiang)度的(de)有效手段，其效果遠(yuan)高于固溶強(qiang)(qiang)化(hua)。冷(leng)變形對于高氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)強(qiang)(qiang)化(hua)效果尤為(wei)顯著。例(li)如，在Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中，在含氮(dan)1.07％和冷(leng)變形量(liang)為(wei)50％時， 可使鋼的(de)屈服強(qiang)(qiang)度超(chao)過(guo)2000MPa。氮(dan)還增加鋼的(de)形變強(qiang)(qiang)化(hua)率(lv)，但(dan)對鋼的(de)形變強(qiang)(qiang)化(hua)指數(shu)n的(de)影(ying)響較(jiao)小。
在奧氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼中加入氮可(ke)以(yi)顯著地提高奧氏體(ti)(ti)(ti)的穩定性，有效地抑制在變形過程中a'和ε（hcp）馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)的形成，甚至在低(di)溫時(shi)也不會出現a'馬(ma)氏體(ti)(ti)(ti)。
在高氮奧氏體不銹鋼中的固溶氮含量可以高達約1％，當加熱溫度達到600～1050℃時，鋼變得不穩定而析出氮化物。如果鋼中不含強氮化物形成元素Ti、Nb、V時，主要析出的是Cr2N，有時還析出其他金屬間化合物。圖9.97為一種高氮奧氏體不銹鋼的TTP曲線。
當(dang)全部(bu)氮原(yuan)子間隙固溶于奧氏體中(zhong)時(shi)，鋼顯示出良(liang)好(hao)的(de)(de)強度(du)和(he)韌(ren)(ren)性，但當(dang)有(you)氮化(hua)物析出時(shi)，將導致鋼的(de)(de)脆性出現，特別是在(zai)晶界和(he)亞晶界析出的(de)(de)氮化(hua)物對鋼的(de)(de)沖擊韌(ren)(ren)性和(he)動態應變(bian)的(de)(de)塑性十分有(you)害，但對鋼的(de)(de)屈服強度(du)和(he)抗拉強度(du)的(de)(de)影響(xiang)較小(xiao)。
關于(yu)氮元(yuan)素(su)對不(bu)銹鋼耐蝕性能的影響在(zai)9.5.2、9.6.2.3等節(jie)中(zhong)已有論述，但高(gao)氮奧氏體不(bu)銹鋼中(zhong)氮對耐蝕性能的影響報道較少。
