氮在不銹鋼中的普遍大量應(yīng)用是近十多年來(lái)不銹鋼材料領(lǐng)域的最重大的進(jìn)展。除鐵素體不銹鋼外，近十多年來(lái)幾乎所有類(lèi)型的不銹鋼，特別是奧氏體和雙相不銹鋼均普遍用氮進(jìn)行合金化，從而使奧氏體和α+γ雙相不銹鋼進(jìn)入了現(xiàn)代不銹鋼時(shí)代，不銹鋼有控氮( [N]≤0.10% 或 [N]＜0.12%)、中氮( [N]≤0.40% 或 [W]＜0.50%)和高氮[N]＞0.4% 或 [N]≥0.50%)不銹鋼，超級(jí)奧氏體不銹鋼以及含低氮的超級(jí)馬氏體不銹鋼。氮在雙相不銹鋼中，雖不能防止σ相的析出，但可抑制的σ相的形成。雙相不銹鋼正式由于加入了氮才出現(xiàn)了第二代和第三代雙相不銹鋼（超級(jí)雙相不銹鋼和經(jīng)濟(jì)性雙相不銹鋼），使雙相不銹鋼形成了系列，并成為了與馬氏體、鐵素體、奧氏體等三大類(lèi)不銹鋼并列的鋼類(lèi)，由于氮在鐵素體不銹鋼中溶解度極低，而在奧氏體中溶解度很高，因此氮在雙相不銹鋼中的有益作用主要是體現(xiàn)在改善奧氏體組織的性能。
氮在雙相不銹鋼中可延緩?qiáng)W氏體相（γ）的高溫熔接并可促進(jìn)焊后熱影響區(qū)二次奧氏體（γ2）的析出，從而有利于雙相不銹鋼的生產(chǎn)、加工和焊接。氮是在不銹鋼中應(yīng)用的唯一一種氣態(tài)合金元素，它取之容易且量無(wú)限，價(jià)格低廉，生產(chǎn)中加入方便，有益作用顯著，但副作用少，是現(xiàn)代不銹鋼鐘非常有發(fā)展前途的重要合金元素。
氮通過(guò)固溶強(qiáng)化等顯著提高奧氏體和雙相不銹鋼的室溫和高溫強(qiáng)度（圖1）。在鉻鎳奧氏體不銹鋼中加入0.1%N,可使鋼的強(qiáng)度提高60-100MPa，但當(dāng)?shù)窟m宜時(shí)，并不顯著降低鋼的塑、韌性。氮的大量加入可使高氮奧氏體不銹鋼獲得非常高的強(qiáng)度，但鋼的斷裂韌性并不降低。
圖1.氮對(duì)00Cr17Ni14Mo2不銹鋼強(qiáng)度的影響
氮不僅顯著提高奧氏體和雙相不銹鋼的耐氧化性酸、還原性酸介質(zhì)的全面腐蝕性能，而且還提高它們的耐晶間腐蝕、耐蝕點(diǎn)、耐縫隙等局部腐蝕性能，一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2~圖4.研究表明，氮在不銹鋼中提高鋼的耐蝕點(diǎn)、耐縫隙腐蝕的能力為鋼中鉻量的16-30倍。
圖2.氮對(duì)鉻鎳鉬奧氏體不銹鋼腐蝕性能的影響
圖3.氮對(duì)00CrNi6Mo3鋼點(diǎn)蝕速度的影響
圖4.氮對(duì)00Cr25Ni21~30Mo4不銹鋼鋼縫隙腐蝕的影響
需要強(qiáng)調(diào)氮在不銹鋼中對(duì)耐蝕性所起的有益作用，鋼中含有足夠量的鉻、鉬元素是必要條件。一般認(rèn)為，氮可促進(jìn)鈍化膜中鉻的富集，提高鋼的鈍化能力；氮可形成NH3和NH4+使微區(qū)溶液的PH值提高；富鉻的氮化物在金屬與鈍化膜的界面處形成，進(jìn)一步強(qiáng)化了鈍化膜的的穩(wěn)定性。研究表明，在雙相不銹鋼中氮還可與鉬結(jié)合形成Ni2Mo2N，使鈍化膜更加穩(wěn)定，從而使鋼的耐蝕性提高，圖5系氮提高奧氏體不銹鋼耐蝕性，對(duì)鈍化膜影響的示意圖。
圖5.含氮奧氏體不銹鋼鈍化膜結(jié)構(gòu)示意圖
當(dāng)鋼中氮含量超過(guò)某一定量將對(duì)不銹鋼的性能產(chǎn)生某些不良影響，例如對(duì)奧氏體不銹鋼而言，氮量超過(guò)0.12%~0.15%時(shí)，鋼的冷、熱加工性和冷成型性能醬油所下降，后者可與氮可降低鋼的層錯(cuò)能，從而提高奧氏體不銹鋼的加工硬化率，使之與易加工硬化有關(guān)。高氮含量時(shí)，不僅顯著降低鋼的熱塑性，對(duì)熱加工不利，而且由于前述Cr2N沿晶界析出，會(huì)提高鋼的晶間腐蝕敏感性。氮在鐵素體不銹鋼中是一種有害元素（后面還將述及）。（轉(zhuǎn)自不銹鋼概論）
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