鉻-鎳-錳-氮奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼,是以錳、氮代替稀缺和昂貴的鎳元素而發展起來的鋼。錳對奧氏體的作用與鎳相似,但錳對提高固溶體電極電位的效果不大,在提高鋼的耐蝕性方面,作用也不大。因此,采用以錳和氮代鎳時,因為氮是奧氏體穩定元素,可以提高強度,增強耐點蝕及縫隙腐蝕能力,并減少金屬間相。在高溫時析出的機會。以錳、氮代鎳的低鎳奧氏體不銹鋼如12Cr18Mn9Ni5N、12Cr17Mn6Ni5、22Cr20Mn10Ni2Si2N、10Cr17Mn9Ni4N、20Cr13Mn9Ni4、20Cr15Mn15Ni2N等奧氏體不銹鋼已納入新的國家標準,并已在工業生產中得到廣泛應用。該類鋼的強度較12Cr18Ni9、12Cr17Ni7 等鋼的強度高30%~40%,塑、韌性等與12Cr18Ni9、12Cr17Ni7鋼相近。該類鋼在較弱的腐蝕條件下,耐蝕性尚好;在中等腐蝕性的氧化性酸介質中也有較好的耐蝕性。但在鹽霧試驗、室溫65%HNO3和50%H3PO4中,該類鋼的耐蝕性較12Cr17Ni7、06Cr19Ni10低。
該(gai)類(lei)鋼(gang)的耐蝕性適(shi)用于無(wu)污染和輕污染的大氣和清潔水環境以及弱腐(fu)蝕性的酸、堿、鹽等介質,可部分代替12Cr17Ni7、12Cr18Ni9等鋼(gang)。
該類鋼可用于建(jian)筑裝飾、廚房、衛生(sheng)間設備和(he)用具(ju)、家用電器、交通運輸(shu)以及(ji)工業部(bu)門(men)的設備和(he)零件。
Cr-Ni-Mn-N奧氏體不(bu)銹鋼是(shi)(shi)20世紀三四(si)十(shi)(shi)年代開始廣泛研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼種(zhong)類。其最初的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)主要(yao)是(shi)(shi)將(jiang)奧氏體形成(cheng)元素N、Mn加(jia)(jia)入(ru)鋼中(zhong),以替代貴重(zhong)金(jin)屬Ni,從而節約資源,解(jie)決Ni資源匱乏的(de)(de)(de)問題。隨著冶金(jin)技術的(de)(de)(de)發展,到20世紀六七十(shi)(shi)年代,加(jia)(jia)壓冶金(jin)技術的(de)(de)(de)出現,使得常壓下在鋼中(zhong)溶解(jie)度很(hen)小的(de)(de)(de)N能(neng)更多地加(jia)(jia)入(ru)鋼中(zhong),目(mu)前已可以加(jia)(jia)到2.3%。N加(jia)(jia)入(ru)的(de)(de)(de)主要(yao)作用一(yi)是(shi)(shi)顯著提升鋼的(de)(de)(de)力學性能(neng),二是(shi)(shi)明顯增(zeng)加(jia)(jia)鋼耐局部腐蝕的(de)(de)(de)能(neng)力。
Cr-Ni-Mn-N奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)Cr-Ni奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)(xiang)比(bi),最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區別是大量地加入了(le)合金(jin)元(yuan)素Mn、N,從而帶來了(le)一(yi)(yi)系(xi)列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)變化(hua)(hua)。N在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入,之所以引起人(ren)(ren)們極大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關注,主要(yao)跟其(qi)在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)緊(jin)密相(xiang)(xiang)關。N在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)很(hen)多(duo),其(qi)中(zhong)(zhong)最主要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)現(xian)在(zai)(zai)(zai)三(san)方(fang)面(mian):對(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)基體(ti)組(zu)織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang);對(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)力(li)學性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang);對(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。研究表(biao)(biao)明(ming)(ming),N是非常強烈(lie)地形(xing)(xing)成并穩定奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)且擴(kuo)大奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素。據(ju)估算,1kg的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N相(xiang)(xiang)當于6~22kgNi。N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種作用(yong)使其(qi)在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)可(ke)以代替部分Ni,降低鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體(ti)含(han)量,可(ke)以使奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)更穩定,防(fang)止有(you)(you)害(hai)金(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu),甚(shen)至在(zai)(zai)(zai)冷加工(gong)條件下(xia)可(ke)避免(mian)出(chu)現(xian)馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)轉變。人(ren)(ren)們對(dui)(dui)(dui)(dui)N在(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)最感興趣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是其(qi)在(zai)(zai)(zai)力(li)學性(xing)能(neng)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)現(xian),很(hen)多(duo)含(han)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)(he)(he)高(gao)(gao)氮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)作,都(dou)是圍繞N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)一(yi)(yi)作用(yong)開展的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。N對(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)力(li)學性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang),突出(chu)表(biao)(biao)現(xian)為(wei):N在(zai)(zai)(zai)顯著提(ti)高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi),并不(bu)(bu)降低材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑(su)、韌(ren)性(xing),這(zhe)為(wei)研究高(gao)(gao)強高(gao)(gao)韌(ren)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)供了(le)途徑。工(gong)業用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)表(biao)(biao)明(ming)(ming),N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入,使不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)比(bi)不(bu)(bu)含(han)N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)高(gao)(gao)2~3倍。此外(wai),N也提(ti)高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗蠕變、疲勞、磨損能(neng)力(li)。大量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗數據(ju)表(biao)(biao)明(ming)(ming):在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong),每加入0.10%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N,其(qi)強度(du)提(ti)高(gao)(gao)60~100MPa。N提(ti)高(gao)(gao)屈服強度(du)主要(yao)有(you)(you)四個途徑:固溶(rong)強化(hua)(hua);晶(jing)(jing)粒(li)尺寸效(xiao)應;形(xing)(xing)變硬化(hua)(hua);沉(chen)淀硬化(hua)(hua)。N對(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)益作用(yong)表(biao)(biao)現(xian)在(zai)(zai)(zai)耐(nai)(nai)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。N對(dui)(dui)(dui)(dui)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)比(bi)較復雜,一(yi)(yi)般認為(wei),N含(han)量在(zai)(zai)(zai)0.16%以下(xia),對(dui)(dui)(dui)(dui)耐(nai)(nai)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有(you)(you)益。N對(dui)(dui)(dui)(dui)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)機理主要(yao)有(you)(you):N延(yan)緩富Cr碳化(hua)(hua)物核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成和(he)(he)(he)長大過程;降低Cr在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing);形(xing)(xing)成氮化(hua)(hua)鉻沉(chen)淀,減少Cr的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)。相(xiang)(xiang)比(bi)之下(xia),N對(dui)(dui)(dui)(dui)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)益作用(yong)更為(wei)明(ming)(ming)顯。界面(mian)靠近金(jin)屬(shu)側(ce)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)碳,會影響(xiang)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動力(li),可(ke)迅速再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua),從而可(ke)抑制(zhi)(zhi)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定生(sheng)長。N與其(qi)他元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協同(tong)作用(yong),如N可(ke)抑制(zhi)(zhi)Cr、Mo等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)溶(rong)解,能(neng)在(zai)(zai)(zai)局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過程中(zhong)(zhong)形(xing)(xing)成更具有(you)(you)抗腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)層(ceng),提(ti)高(gao)(gao)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力(li)。
為了(le)提高(gao)N的(de)溶解度,Mn元(yuan)(yuan)素(su)被大(da)量加入。在節鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中(zhong),Mn是非常重要的(de)合金元(yuan)(yuan)素(su),其主要作用是與強(qiang)烈形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)元(yuan)(yuan)素(su)N復合加入到鋼中(zhong),以節約奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)Ni。Mn是比較弱的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)(yuan)素(su),但具有強(qiang)烈穩(wen)定奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)作用。Cr-Ni奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中(zhong),隨著 Mn含量增加強(qiang)度提高(gao)。在無鎳(nie)的(de)Cr-Mn-N奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中(zhong)低溫(wen)下會出現(xian)韌脆轉變現(xian)象。
以Mn、N代Ni的節Ni和無Ni奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang),其耐蝕性主要取決于鋼(gang)(gang)(gang)的Cr、Ni、Mo、N等元素(su)的含量,而Mn的作用甚(shen)微。目前研制成熟的鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)主要有200系列(lie)。還有一些鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)也在廣泛研究中。

