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(shi)體(ti)不銹鋼(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蝕、耐點蝕、耐縫隙(xi)腐蝕和耐晶間腐蝕的性能。

 由(you)于氮(dan)的(de)良好作用，用氮(dan)合金(jin)化的(de)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)不(bu)斷取得進(jin)展并獲得應用。目前應用的(de)含氮(dan)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)可(ke)以(yi)分為三(san)種類(lei)型：

1. 控氮型

   此類鋼是在超低(di)碳（0.02％～0.03％）鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼中加入(ru)0.05％～0.12％N，用以提高鋼的強度，使其達到(dao)含(han)穩定化元素鈦或普通低(di)碳（≤0.08％）奧氏體(ti)不銹鋼的水平(ping)。

2. 中氮型(xing)

   此類(lei)鋼(gang)(gang)含(han)有(you)0.12％～0.40％N，是在正常(chang)大氣壓力條件下冶煉和澆鑄所得到的(de)氮合金化奧氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)。此類(lei)鋼(gang)(gang)以耐腐蝕為主要目(mu)的(de)，同時具有(you)較高(gao)的(de)強(qiang)度。

3. 高氮(dan)型(xing)

   此類鋼(gang)氮(dan)含量(liang)在(zai)(zai)0.40％以上。此類鋼(gang)在(zai)(zai)加(jia)壓條件下(xia)(xia)冶(ye)煉和澆(jiao)鑄，或(huo)者調整鋼(gang)中的鉻、錳含量(liang)在(zai)(zai)常規(gui)條件下(xia)(xia)冶(ye)煉和澆(jiao)鑄，將(jiang)氮(dan)加(jia)入到足夠(gou)高(gao)的水平。此類鋼(gang)主要(yao)在(zai)(zai)固溶(rong)態(tai)或(huo)半冷(leng)加(jia)工狀態(tai)下(xia)(xia)使用，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(xiao)于0.67％時(shi)，鉻鎳奧(ao)氏(shi)體不銹鋼仍有(you)低的(de)韌(ren)脆轉變(bian)溫度，在-200℃的(de)低溫下仍有(you)足夠高的(de)沖擊(ji)性(xing)能，但當氮含量達到0.84％時(shi)，其(qi)韌(ren)脆轉變(bian)溫度較高，-200℃的(de)沖擊(ji)韌(ren)性(xing)已顯得(de)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蝕(shi)開裂。

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

 在氯化(hua)物(wu)環境中(zhong)，氮(dan)顯著(zhu)提高奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼耐點(dian)蝕(shi)(shi)和縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)的性(xing)能(neng)。研究表(biao)明(ming)，氮(dan)僅是強化(hua)鉻、鉬元(yuan)素(su)在奧(ao)氏(shi)體中(zhong)的耐蝕(shi)(shi)作(zuo)用(yong)(yong)，鉻、鉬的存在是氮(dan)改善奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)(shi)作(zuo)用(yong)(yong)的前(qian)提。氮(dan)耐點(dian)蝕(shi)(shi)和耐縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)的能(neng)力約相當于鉻的30倍。

 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(nie)奧氏體不銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)氮含量在0.12％～0.15％時，鋼(gang)的(de)(de)(de)熱、冷(leng)(leng)加工性(xing)(xing)及冷(leng)(leng)成(cheng)形性(xing)(xing)等將有所下(xia)降。熱加工性(xing)(xing)能的(de)(de)(de)降低是(shi)由于鋼(gang)中氮化物和碳氮化物的(de)(de)(de)析出影響了鋼(gang)的(de)(de)(de)熱塑性(xing)(xing)，而氮的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶強化又減(jian)緩鋼(gang)的(de)(de)(de)回復過程(cheng)。冷(leng)(leng)加工性(xing)(xing)和冷(leng)(leng)成(cheng)形性(xing)(xing)的(de)(de)(de)降低主(zhu)要是(shi)氮固(gu)(gu)溶強化所致。