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(bu)銹(xiu)鋼的強度，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、耐縫隙腐蝕和耐晶間腐蝕(shi)的性能。

 由于氮(dan)的良好作(zuo)用(yong)，用(yong)氮(dan)合(he)金(jin)化的奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)不(bu)(bu)斷取(qu)得進(jin)展并獲得應用(yong)。目前(qian)應用(yong)的含氮(dan)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)可以分為(wei)三種類型：

1. 控氮(dan)型

   此類鋼(gang)是在超低(di)碳（0.02％～0.03％）鉻(ge)鎳奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中加入0.05％～0.12％N，用以提高鋼(gang)的強度，使其達到含(han)穩定化元素(su)鈦或普通低(di)碳（≤0.08％）奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的水平。

2. 中氮型

   此類鋼(gang)含有0.12％～0.40％N，是在正(zheng)常(chang)大(da)氣壓力(li)條件(jian)下冶煉和(he)澆鑄(zhu)所得到的氮合金化奧氏體不銹鋼(gang)。此類鋼(gang)以(yi)耐(nai)腐蝕為主要目的，同(tong)時(shi)具(ju)有較(jiao)高的強度。

3. 高氮型

   此(ci)(ci)類鋼(gang)(gang)氮含量(liang)在0.40％以上。此(ci)(ci)類鋼(gang)(gang)在加(jia)壓條件(jian)下(xia)冶煉和澆鑄，或者調整鋼(gang)(gang)中的(de)鉻、錳含量(liang)在常規條件(jian)下(xia)冶煉和澆鑄，將氮加(jia)入到(dao)足夠高(gao)的(de)水(shui)平(ping)。此(ci)(ci)類鋼(gang)(gang)主(zhu)要在固溶態或半(ban)冷加(jia)工狀(zhuang)態下(xia)使用，既具(ju)有高(gao)強(qiang)度，又耐腐蝕。

  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(han)量小于0.67％時，鉻鎳(nie)奧氏體不銹(xiu)鋼仍(reng)有低(di)的(de)韌(ren)脆轉(zhuan)變溫(wen)度，在-200℃的(de)低(di)溫(wen)下仍(reng)有足夠高(gao)的(de)沖(chong)擊性(xing)(xing)能，但當氮含(han)量達到(dao)0.84％時，其(qi)韌(ren)脆轉(zhuan)變溫(wen)度較高(gao)，-200℃的(de)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)(xing)已(yi)顯得過(guo)低(di)。

  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開(kai)裂。

 氮還提(ti)高鉻鎳鉬奧氏體不銹鋼耐稀硝酸(suan)腐蝕的性(xing)能。

 在(zai)(zai)氯化物環(huan)境中(zhong)，氮(dan)顯著提高奧氏體(ti)不(bu)銹鋼耐(nai)點(dian)蝕(shi)和縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)性能。研(yan)究表明(ming)，氮(dan)僅是強化鉻(ge)、鉬元(yuan)素在(zai)(zai)奧氏體(ti)中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)作用，鉻(ge)、鉬的(de)存在(zai)(zai)是氮(dan)改善奧氏體(ti)不(bu)銹鋼耐(nai)蝕(shi)作用的(de)前提。氮(dan)耐(nai)點(dian)蝕(shi)和耐(nai)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)能力(li)約(yue)相當于鉻(ge)的(de)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。

 鉻鎳奧(ao)氏體不銹鋼(gang)中的氮(dan)含量在(zai)0.12％～0.15％時，鋼(gang)的熱(re)、冷(leng)加(jia)工(gong)性及冷(leng)成形(xing)性等將有所(suo)下(xia)降。熱(re)加(jia)工(gong)性能的降低是由于鋼(gang)中氮(dan)化物(wu)和(he)碳(tan)氮(dan)化物(wu)的析出影響了鋼(gang)的熱(re)塑性，而氮(dan)的固(gu)溶(rong)強(qiang)化又減(jian)緩鋼(gang)的回復過(guo)程(cheng)。冷(leng)加(jia)工(gong)性和(he)冷(leng)成形(xing)性的降低主要是氮(dan)固(gu)溶(rong)強(qiang)化所(suo)致。