表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧(ao)氏體不銹鋼(gang)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。
高氮鋼晶(jing)體(ti)結構一(yi)個主(zhu)要特點(dian)是自由電子(zi)(zi)(zi)濃度的(de)增加，提高了(le)原(yuan)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)金屬(shu)鍵(jian)鍵(jian)合，使電子(zi)(zi)(zi)在(zai)晶(jing)體(ti)結構中(zhong)的(de)分布更(geng)均勻。因此，位(wei)錯滑移時并不(bu)(bu)減弱或(huo)者破壞原(yuan)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)結合，使材料(liao)具(ju)有高的(de)強(qiang)度和高的(de)斷裂韌(ren)性，但(dan)氮含(han)量高于(yu)0.5％時，因原(yuan)子(zi)(zi)(zi)間(jian)(jian)金屬(shu)鍵(jian)鍵(jian)合下降而不(bu)(bu)利于(yu)韌(ren)性。
在奧(ao)氏體鋼中，氮(dan)原子(zi)(zi)與位(wei)錯(cuo)的(de)(de)結合(he)能(neng)(neng)高于(yu)碳原子(zi)(zi)與位(wei)錯(cuo)的(de)(de)結合(he)能(neng)(neng)，而(er)且這種(zhong)結合(he)能(neng)(neng)隨氮(dan)含量的(de)(de)增(zeng)加而(er)增(zeng)加，因(yin)此氮(dan)原子(zi)(zi)比(bi)碳原子(zi)(zi)更(geng)能(neng)(neng)有效地阻塞位(wei)錯(cuo)。
實驗證明，氮與碳不同，其在晶(jing)界(jie)的(de)偏析傾向不明顯，氮和(he)晶(jing)界(jie)的(de)親和(he)力(li)很弱。這可(ke)以解釋高(gao)(gao)氮鋼為何具有良好(hao)的(de)耐晶(jing)間腐蝕性能和(he)高(gao)(gao)溫(wen)力(li)學性能。
在鐵基固溶(rong)體中，氮原子與鄰近置換型(xing)合金元素傾向于金屬(shu)鍵結合，有助于短程有序，這(zhe)有利于合金元素更均勻地分布，增加(jia)了奧氏體的穩定性，抑(yi)制了沉淀(dian)析(xi)出和(he)發(fa)生腐蝕。
大(da)多數(shu)試驗結果認為，奧氏體(ti)鋼中(zhong)添加氮會降低層錯能(neng)。在(zai)含氮奧氏體(ti)不銹鋼的(de)形變(bian)過程中(zhong)，氮促(cu)進(jin)平(ping)面滑(hua)移，這(zhe)是(shi)由(you)于層錯能(neng)低，能(neng)阻(zu)止(zhi)位錯攀移出滑(hua)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)(han)碳(tan)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)在溫(wen)度(du)降(jiang)至-269℃時(shi)，其屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)升高(gao)不多，而(er)高(gao)氮鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)則隨溫(wen)度(du)的(de)降(jiang)低(di)(di)而(er)顯著提高(gao)。如果(guo)在23℃時(shi)含(han)(han)氮鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)較(jiao)含(han)(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)出(chu)23％，則在-269℃時(shi)含(han)(han)氮鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)則較(jiao)含(han)(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)出(chu)300％。因此，高(gao)氮奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)可用(yong)于制(zhi)作超導磁體(ti)(ti)的(de)外殼(ke)，但應注(zhu)意，高(gao)氮奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)在低(di)(di)溫(wen)時(shi)會出(chu)現韌脆轉變(bian)溫(wen)度(du)，如果(guo)高(gao)氮奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)中加入適量的(de)Mo和Ni則可以改(gai)善低(di)(di)溫(wen)時(shi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)韌性，同時(shi)降(jiang)低(di)(di)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度(du)。
冷變形(xing)(xing)是(shi)提高(gao)奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)強(qiang)度的(de)有效(xiao)手(shou)段，其效(xiao)果遠高(gao)于固溶強(qiang)化。冷變形(xing)(xing)對(dui)于高(gao)氮奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)強(qiang)化效(xiao)果尤為(wei)顯著。例如，在(zai)Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中(zhong)，在(zai)含(han)氮1.07％和冷變形(xing)(xing)量(liang)為(wei)50％時， 可(ke)使鋼(gang)的(de)屈服(fu)強(qiang)度超過(guo)2000MPa。氮還增加鋼(gang)的(de)形(xing)(xing)變強(qiang)化率，但(dan)對(dui)鋼(gang)的(de)形(xing)(xing)變強(qiang)化指數n的(de)影響較小(xiao)。
在(zai)(zai)奧氏體不銹鋼中加入氮可(ke)以顯(xian)著地(di)提高(gao)奧氏體的穩定(ding)性，有(you)效地(di)抑制在(zai)(zai)變形(xing)(xing)過程中a'和ε（hcp）馬氏體的形(xing)(xing)成，甚至在(zai)(zai)低溫時也不會出(chu)現a'馬氏體。
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)(dang)全部氮原子間(jian)隙固溶于奧氏體中時(shi)，鋼(gang)顯(xian)示(shi)出良好的(de)強(qiang)度和韌(ren)性，但(dan)當(dang)(dang)有(you)(you)氮化物析出時(shi)，將導致(zhi)鋼(gang)的(de)脆性出現，特(te)別是在(zai)晶界(jie)和亞晶界(jie)析出的(de)氮化物對(dui)鋼(gang)的(de)沖擊韌(ren)性和動態應變的(de)塑性十(shi)分有(you)(you)害，但(dan)對(dui)鋼(gang)的(de)屈服強(qiang)度和抗拉強(qiang)度的(de)影(ying)響較(jiao)小。
關于(yu)氮(dan)元素(su)對(dui)不銹鋼耐蝕(shi)(shi)性能的(de)影響在9.5.2、9.6.2.3等節中已有論述(shu)，但高氮(dan)奧氏體不銹鋼中氮(dan)對(dui)耐蝕(shi)(shi)性能的(de)影響報道較少(shao)。
