表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧氏體不銹鋼(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(gao)(gao)(gao)氮鋼(gang)晶(jing)體結構(gou)一個主要特點(dian)是自由電子濃度(du)的(de)增(zeng)加，提高(gao)(gao)(gao)了原子間(jian)(jian)金屬鍵(jian)鍵(jian)合(he)，使(shi)電子在(zai)晶(jing)體結構(gou)中(zhong)的(de)分布更均勻。因(yin)此，位錯滑移時并不減弱或(huo)者破(po)壞原子間(jian)(jian)結合(he)，使(shi)材料具有高(gao)(gao)(gao)的(de)強度(du)和高(gao)(gao)(gao)的(de)斷裂韌性，但氮含量(liang)高(gao)(gao)(gao)于0.5％時，因(yin)原子間(jian)(jian)金屬鍵(jian)鍵(jian)合(he)下(xia)降而不利(li)于韌性。
在奧(ao)氏體鋼中，氮(dan)原子(zi)與(yu)位(wei)錯的(de)結(jie)合能(neng)(neng)(neng)高于碳原子(zi)與(yu)位(wei)錯的(de)結(jie)合能(neng)(neng)(neng)，而(er)(er)且這種結(jie)合能(neng)(neng)(neng)隨氮(dan)含量的(de)增加而(er)(er)增加，因此氮(dan)原子(zi)比碳原子(zi)更能(neng)(neng)(neng)有效地阻塞位(wei)錯。
實驗證明，氮與碳(tan)不(bu)(bu)同(tong)，其在晶界的(de)偏析傾向不(bu)(bu)明顯，氮和晶界的(de)親(qin)和力(li)很弱(ruo)。這可以(yi)解釋高氮鋼為何具有良好(hao)的(de)耐晶間腐蝕性(xing)能(neng)和高溫力(li)學性(xing)能(neng)。
在鐵基固溶體中，氮原子與鄰近置(zhi)換(huan)型合(he)金(jin)元(yuan)素傾向于(yu)(yu)金(jin)屬鍵結合(he)，有(you)(you)助于(yu)(yu)短(duan)程(cheng)有(you)(you)序，這有(you)(you)利(li)于(yu)(yu)合(he)金(jin)元(yuan)素更均(jun)勻地分布，增加了(le)(le)奧氏體的(de)穩定性，抑制了(le)(le)沉淀析出和發生腐蝕。
大(da)多數試(shi)驗結果認為，奧氏體鋼(gang)(gang)中(zhong)添加氮會降低層錯能(neng)(neng)。在含氮奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的形(xing)變過程(cheng)中(zhong)，氮促進(jin)平面滑(hua)移(yi)，這是由于層錯能(neng)(neng)低，能(neng)(neng)阻(zu)止位錯攀移(yi)出(chu)滑(hua)移(yi)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)碳(tan)的奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)在溫度(du)降(jiang)至(zhi)-269℃時，其屈(qu)服強度(du)升高(gao)(gao)(gao)不多，而(er)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的屈(qu)服強度(du)則(ze)隨溫度(du)的降(jiang)低而(er)顯(xian)著提高(gao)(gao)(gao)。如果(guo)在23℃時含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的屈(qu)服強度(du)較含(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)(gao)(gao)出(chu)(chu)23％，則(ze)在-269℃時含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)(gang)的屈(qu)服強度(du)則(ze)較含(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)(gao)(gao)出(chu)(chu)300％。因此(ci)，高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)可用于制作超導(dao)磁體的外殼，但應注意，高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)在低溫時會出(chu)(chu)現(xian)韌脆轉變溫度(du)，如果(guo)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)中加入適量的Mo和Ni則(ze)可以改善低溫時鋼(gang)(gang)(gang)的韌性，同時降(jiang)低鋼(gang)(gang)(gang)的屈(qu)服強度(du)。
冷(leng)變形是提高(gao)奧氏體不銹鋼(gang)強(qiang)度(du)的(de)有效手(shou)段，其效果遠(yuan)高(gao)于固溶強(qiang)化(hua)。冷(leng)變形對于高(gao)氮奧氏體不銹鋼(gang)的(de)強(qiang)化(hua)效果尤(you)為顯著。例如，在(zai)Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合(he)金(jin)中，在(zai)含氮1.07％和冷(leng)變形量為50％時， 可使(shi)鋼(gang)的(de)屈服強(qiang)度(du)超過2000MPa。氮還增加鋼(gang)的(de)形變強(qiang)化(hua)率，但對鋼(gang)的(de)形變強(qiang)化(hua)指數n的(de)影響較小(xiao)。
在(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)加入(ru)氮可以顯著地提高奧氏體(ti)(ti)的(de)穩定性(xing)，有效地抑制在(zai)(zai)變(bian)形過程中(zhong)a'和(he)ε（hcp）馬(ma)氏體(ti)(ti)的(de)形成，甚至在(zai)(zai)低溫(wen)時也不會出(chu)現a'馬(ma)氏體(ti)(ti)。
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。
當全部氮原子間隙(xi)固(gu)溶于奧氏體中時，鋼顯(xian)示出良好的(de)(de)強(qiang)度和(he)韌性(xing)，但(dan)當有(you)氮化物析出時，將(jiang)導致鋼的(de)(de)脆(cui)性(xing)出現，特別(bie)是(shi)在晶界和(he)亞晶界析出的(de)(de)氮化物對鋼的(de)(de)沖(chong)擊(ji)韌性(xing)和(he)動態應(ying)變的(de)(de)塑性(xing)十分(fen)有(you)害，但(dan)對鋼的(de)(de)屈服強(qiang)度和(he)抗(kang)拉強(qiang)度的(de)(de)影響較小(xiao)。
關于氮(dan)元素對不(bu)銹鋼耐蝕(shi)性能的(de)影(ying)響在9.5.2、9.6.2.3等節中已有論述，但高氮(dan)奧氏體不(bu)銹鋼中氮(dan)對耐蝕(shi)性能的(de)影(ying)響報道較少。
