氮 氮作為合金元素早期用于Cr-Mn-N和Cr-Mn-Ni-N奧氏體不銹鋼中，以節約鎳。除節鎳效果外，氮通過固溶強化可顯著提高奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)的強度，而不顯著損害其塑性和韌性，同時氮還可以提高鋼的耐均勻腐(fu)蝕、耐點蝕、耐縫隙腐(fu)蝕和耐晶間(jian)腐蝕的性能。

 由于(yu)氮的(de)良好作用，用氮合金化(hua)的(de)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼不(bu)斷取得(de)進展并獲得(de)應用。目前應用的(de)含氮奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼可以分為(wei)三種類型：

1. 控(kong)氮型

   此類鋼(gang)是(shi)在超(chao)低碳（0.02％～0.03％）鉻鎳奧(ao)氏體不銹鋼(gang)中(zhong)加入0.05％～0.12％N，用以提高鋼(gang)的強度，使其達(da)到含穩(wen)定化(hua)元素鈦或普通低碳（≤0.08％）奧(ao)氏體不銹鋼(gang)的水平。

2. 中氮型

   此類鋼(gang)含有0.12％～0.40％N，是在正常大(da)氣壓力條(tiao)件(jian)下冶煉和(he)澆鑄所得到(dao)的(de)氮合金化奧氏體(ti)不銹鋼(gang)。此類鋼(gang)以耐腐蝕為主要(yao)目的(de)，同時具有較高的(de)強度(du)。

3. 高氮型

   此(ci)類鋼(gang)氮(dan)含量在(zai)0.40％以上。此(ci)類鋼(gang)在(zai)加壓條件下冶煉(lian)(lian)和澆鑄(zhu)，或者調(diao)整鋼(gang)中的(de)鉻、錳含量在(zai)常(chang)規條件下冶煉(lian)(lian)和澆鑄(zhu)，將氮(dan)加入(ru)到足夠高(gao)的(de)水平。此(ci)類鋼(gang)主要在(zai)固溶態(tai)或半冷加工狀態(tai)下使用(yong)，既具有高(gao)強度，又耐腐(fu)蝕。

  氮形成奧氏體的能力與碳相當，約為鎳的30倍。氮在奧氏體不銹鋼中可代替部分鎳，可降低鋼中的鐵素體含量，并使奧氏體更穩定，甚至可避免出現馬氏體轉變。在鉻鎳奧氏體不銹鋼中，氮含量的增加可形成氮化物Cr₂N（圖9.54）。

 氮顯著提高奧氏體鋼的強度（圖4.19），每加入0.010％N，可提高鉻鎳奧氏體不銹鋼的室溫強度（σ_0.2、σ_b）60～100MPa，其塑性仍保持足夠高的水平。圖9.67顯示氮含量對022Cr19Ni10鋼室溫力學性能的影響。在高氮奧氏體鋼中，氮亦可以提高其強度，氮含量為1.2％的低碳Cr-Ni-Mn-N奧氏體不銹鋼的屈服強度可達800～900MPa。曾對低碳的18Cr-18Mn-N奧氏體不銹鋼的力學性能進行過研究，經固溶處理后可獲得單一的奧氏體組織，圖9.68為氮含量對其室溫屈服強度和斷裂韌度的影響。研究結果表明，在氮固溶于奧氏體的情況下，其含量高至0.74％時，斷裂韌度不降低，而其屈服強度顯著提高。通過冷加工變形，可以進一步提高其屈服強度。在固溶氮含量為0.58％時，經過40％的冷變形，鋼的屈服強度可達1400～1500MPa，其斷裂韌度將由很高的500MPa·m^1/2降至依然不錯的200MPa·m^1/2。

 在氮含量小于0.67％時(shi)，鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)銹鋼仍有低的韌(ren)脆轉變溫(wen)度，在-200℃的低溫(wen)下仍有足夠高的沖擊(ji)性能，但當氮含量達(da)到0.84％時(shi)，其(qi)韌(ren)脆轉變溫(wen)度較高，-200℃的沖擊(ji)韌(ren)性已顯得過(guo)低。

  在一些酸性介質中，氮提高奧氏體不銹鋼耐一般腐蝕性能。適量的氮還提高奧氏體不銹鋼敏化態的耐晶間腐蝕性能，這是由于氮作為活性元素優先沿晶界聚集，氮降低碳原子和鉻原子的擴散能力，從而抑制M₂₃C₆型碳化物的析出和延緩σ相、x相的形成。圖9.69為氮對17Cr-13Ni-4,5Mo鋼中M₂₃C₆型碳化物析出行為的影響。適量的氮還可以顯著改善敏化狀態的耐晶間應力腐(fu)蝕開裂。

 氮還提高鉻鎳(nie)鉬奧氏(shi)體不銹鋼耐稀硝酸腐蝕的性能(neng)。

 在氯(lv)化物環境中，氮(dan)顯(xian)著提高奧氏(shi)體不銹鋼耐(nai)點(dian)蝕(shi)和(he)縫(feng)隙腐蝕(shi)的性能。研究表明，氮(dan)僅是強化鉻(ge)、鉬元素(su)在奧氏(shi)體中的耐(nai)蝕(shi)作(zuo)用，鉻(ge)、鉬的存在是氮(dan)改善奧氏(shi)體不銹鋼耐(nai)蝕(shi)作(zuo)用的前提。氮(dan)耐(nai)點(dian)蝕(shi)和(he)耐(nai)縫(feng)隙腐蝕(shi)的能力約相當(dang)于鉻(ge)的30倍(bei)。

 氮提高不銹鋼耐點蝕和耐縫隙腐蝕的機理尚有不同的觀點：氮在表面膜中富集，同時使表面膜中富鉻，從而提高鋼的鈍化能力和鈍態穩定性；氮與閉塞區的溶液反應形成NH^-₄，消耗H^-，使初始蝕坑內pH升高，氮亦可產生NO^-₃，均有利于鋼的鈍化。

 鉻鎳奧氏體不(bu)銹鋼中的(de)氮(dan)含量在0.12％～0.15％時，鋼的(de)熱(re)、冷(leng)加工(gong)性及冷(leng)成形性等將有所下(xia)降。熱(re)加工(gong)性能的(de)降低是(shi)由于鋼中氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)和碳氮(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)析出影響了鋼的(de)熱(re)塑(su)性，而氮(dan)的(de)固溶強(qiang)化(hua)(hua)又(you)減緩鋼的(de)回復過程。冷(leng)加工(gong)性和冷(leng)成形性的(de)降低主要是(shi)氮(dan)固溶強(qiang)化(hua)(hua)所致。