表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧氏(shi)體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，高氮奧氏體不銹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(gao)(gao)氮鋼晶(jing)(jing)體結(jie)構(gou)一個主要特(te)點(dian)是自由(you)電子(zi)(zi)濃度的(de)增加，提(ti)高(gao)(gao)了原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)間(jian)金(jin)屬鍵(jian)(jian)鍵(jian)(jian)合，使電子(zi)(zi)在晶(jing)(jing)體結(jie)構(gou)中的(de)分布更均勻。因(yin)此，位錯滑移時(shi)并(bing)不減弱(ruo)或者破壞原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)間(jian)結(jie)合，使材料(liao)具(ju)有高(gao)(gao)的(de)強度和高(gao)(gao)的(de)斷裂韌性(xing)，但氮含量高(gao)(gao)于0.5％時(shi)，因(yin)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)間(jian)金(jin)屬鍵(jian)(jian)鍵(jian)(jian)合下(xia)降而不利于韌性(xing)。
在奧氏(shi)體鋼中，氮原(yuan)子(zi)(zi)與位錯的(de)(de)結合(he)能(neng)(neng)高于碳(tan)原(yuan)子(zi)(zi)與位錯的(de)(de)結合(he)能(neng)(neng)，而且這種結合(he)能(neng)(neng)隨(sui)氮含量的(de)(de)增加而增加，因此氮原(yuan)子(zi)(zi)比(bi)碳(tan)原(yuan)子(zi)(zi)更(geng)能(neng)(neng)有效地阻塞位錯。
實驗證(zheng)明(ming)，氮與碳不(bu)(bu)同，其在(zai)晶(jing)(jing)界的(de)(de)偏析(xi)傾向不(bu)(bu)明(ming)顯，氮和晶(jing)(jing)界的(de)(de)親(qin)和力(li)很弱。這可以解釋高氮鋼為何具(ju)有良好的(de)(de)耐(nai)晶(jing)(jing)間腐蝕性(xing)能和高溫力(li)學性(xing)能。
在鐵(tie)基固溶體中，氮原(yuan)子與鄰近置換型合金元素(su)傾向于金屬(shu)鍵結合，有(you)助于短程有(you)序，這有(you)利于合金元素(su)更均勻地(di)分布，增(zeng)加(jia)了奧(ao)氏體的穩定(ding)性，抑(yi)制(zhi)了沉(chen)淀析出和發生腐蝕。
大多數(shu)試驗結果認(ren)為，奧氏(shi)體鋼(gang)中(zhong)(zhong)添加氮會降(jiang)低層(ceng)錯(cuo)(cuo)能(neng)。在含氮奧氏(shi)體不銹鋼(gang)的形變(bian)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，氮促進平(ping)面(mian)滑移(yi)，這(zhe)是由于(yu)層(ceng)錯(cuo)(cuo)能(neng)低，能(neng)阻止位錯(cuo)(cuo)攀移(yi)出滑移(yi)面(mian)。
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(tan)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)在(zai)溫(wen)(wen)(wen)度降至-269℃時(shi)(shi)，其屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度升(sheng)高(gao)不多，而高(gao)氮(dan)鋼(gang)的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度則隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)度的(de)降低而顯(xian)著(zhu)提高(gao)。如果在(zai)23℃時(shi)(shi)含(han)氮(dan)鋼(gang)的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度較含(han)碳(tan)鋼(gang)高(gao)出23％，則在(zai)-269℃時(shi)(shi)含(han)氮(dan)鋼(gang)的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度則較含(han)碳(tan)鋼(gang)高(gao)出300％。因此，高(gao)氮(dan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)可用(yong)于制作超導磁體(ti)(ti)的(de)外殼，但應注意，高(gao)氮(dan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)在(zai)低溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)會出現韌脆轉變溫(wen)(wen)(wen)度，如果高(gao)氮(dan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)中加入適量的(de)Mo和Ni則可以改善低溫(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)鋼(gang)的(de)韌性，同(tong)時(shi)(shi)降低鋼(gang)的(de)屈(qu)服(fu)強(qiang)(qiang)度。
冷(leng)變(bian)形(xing)是(shi)提高奧(ao)氏體不銹鋼強(qiang)度(du)的有效(xiao)(xiao)(xiao)手段，其效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)遠(yuan)高于固(gu)溶強(qiang)化(hua)。冷(leng)變(bian)形(xing)對(dui)于高氮(dan)奧(ao)氏體不銹鋼的強(qiang)化(hua)效(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)尤為(wei)顯(xian)著。例如，在Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中，在含氮(dan)1.07％和冷(leng)變(bian)形(xing)量為(wei)50％時， 可使鋼的屈服強(qiang)度(du)超過2000MPa。氮(dan)還增加(jia)鋼的形(xing)變(bian)強(qiang)化(hua)率，但對(dui)鋼的形(xing)變(bian)強(qiang)化(hua)指數n的影(ying)響較小。
在(zai)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)加入(ru)氮可(ke)以顯著地提高奧氏體(ti)的穩定性，有效地抑(yi)制在(zai)變形(xing)過程中(zhong)a'和ε（hcp）馬(ma)(ma)氏體(ti)的形(xing)成，甚至(zhi)在(zai)低溫時(shi)也不(bu)會出(chu)現a'馬(ma)(ma)氏體(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。
當全部氮原子間(jian)隙固溶于(yu)奧(ao)氏(shi)體中時，鋼(gang)(gang)(gang)顯示(shi)出良好的強度(du)和(he)韌(ren)性(xing)，但當有(you)氮化物(wu)析出時，將導致鋼(gang)(gang)(gang)的脆性(xing)出現，特別是在晶界(jie)和(he)亞晶界(jie)析出的氮化物(wu)對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)的沖擊韌(ren)性(xing)和(he)動態應變的塑性(xing)十分有(you)害，但對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)的屈服強度(du)和(he)抗拉強度(du)的影(ying)響較小。
關于(yu)氮(dan)元素對不銹鋼耐蝕(shi)性(xing)能的影響(xiang)在9.5.2、9.6.2.3等節(jie)中已有論(lun)述，但高氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼中氮(dan)對耐蝕(shi)性(xing)能的影響(xiang)報道較(jiao)少。
