大量事實已證實,向奧氏體不(bu)銹鋼中加入高氮量所獲得的高氮奧(ao)氏體不銹鋼,其固溶態屈服強度可達1100MPa,遠超過奧氏體沉淀硬化不銹鋼時效后的水平,若再經冷加工,則可高達3000MPa以上(圖5.35),與超高強度的同時,隨含氮量增加,高氮奧氏體不銹鋼的斷裂韌性并不顯著降低(圖5.36),而目前316(0Cr17Ni12Mo2)奧氏體不銹鋼固溶態的屈服強度僅約250MPa,60%冷加工后也僅約1000MPa。
高氮奧(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)(gang)一(yi)般系指鋼(gang)(gang)中含氮量(liang)>0.4%或≥0.5%的那些牌號。
前述(AISI 200系)鉻錳奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼加氮,最初是(shi)以節(jie)鎳獲得具有奧氏(shi)體組織的(de)(de)(de)節(jie)鎳不(bu)(bu)銹鋼為主要(yao)目(mu)的(de)(de)(de),強度的(de)(de)(de)增加等則是(shi)加氮后的(de)(de)(de)必然結(jie)果,而高氮鉻錳奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)發(fa)展則是(shi)20世(shi)紀60年代以來高氮鋼開發(fa)的(de)(de)(de)一個(ge)新領域,主
要目標是在具有(you)一定不銹耐(nai)蝕性(xing)的(de)前(qian)提下向(xiang)鋼(gang)中加入高(gao)氮量以獲(huo)得綜(zong)合性(xing)能優良的(de)高(gao)強度和超高(gao)強度的(de)高(gao)氮鉻錳(meng)奧氏體不銹鋼(gang)。
開發在固溶(rong)態便(bian)具有的(de)超高(gao)(gao)強度、高(gao)(gao)氮(dan)(dan)鉻錳(meng)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼,一(yi)方面高(gao)(gao)溫下鋼液中(zhong)能溶(rong)解(jie)足夠(gou)高(gao)(gao)的(de)氮(dan)(dan)量(liang),另一(yi)方面在鋼液凝固過(guo)程(cheng)中(zhong),鋼中(zhong)氮(dan)(dan)量(liang)又不(bu)會從(cong)鋼中(zhong)逸(yi)出而(er)形(xing)成(cheng)氣泡(pao)。
由于(yu)鉻和錳(meng)均能顯著增加氮(dan)(dan)在鋼中的(de)(de)(de)(de)溶解度,因(yin)此,在約含18%Cr的(de)(de)(de)(de)鉻鎳奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)基礎上降鎳提錳(meng),既節鎳又可達(da)(da)(da)到提高鋼中氮(dan)(dan)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。20世(shi)(shi)紀80年代初問世(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)些(xie)牌(pai)號,例如(ru)1Cr18Mn18N(相當(dang)于(yu)德國(guo)牌(pai)號X10CrMn1818)無磁(ci)不(bu)銹鋼,含氮(dan)(dan)量(liang)(liang)(liang)可達(da)(da)(da)0.40%~0.60%,國(guo)內(nei)外(wai)已(yi)(yi)大(da)量(liang)(liang)(liang)用于(yu)制造大(da)型發電機的(de)(de)(de)(de)護環,這是具有代表性的(de)(de)(de)(de)高強(qiang)度且無磁(ci)鋼的(de)(de)(de)(de)典(dian)型用途。國(guo)內(nei)系采用電弧(hu)爐冶煉加電渣重(zhong)熔工藝進行大(da)量(liang)(liang)(liang)生(sheng)產,成品性能已(yi)(yi)達(da)(da)(da)到了國(guo)外(wai)同類產品的(de)(de)(de)(de)水(shui)平。表5.27列出(chu)(chu)了國(guo)產1Cr18Mn18N鋼護環的(de)(de)(de)(de)力學性能與國(guo)外(wai)技術要求的(de)(de)(de)(de)對比。可以看(kan)出(chu)(chu):此鋼的(de)(de)(de)(de)屈服(fu)強(qiang)度在固(gu)溶態(tai)已(yi)(yi)達(da)(da)(da)≥1000MPa的(de)(de)(de)(de)水(shui)平。
由于降鎳(nie)提錳(meng),目前發(fa)展(zhan)的高氮(dan)鉻(ge)錳(meng)奧氏體不(bu)銹鋼大(da)多是高錳(meng)量(liang)且不(bu)含或僅含少量(liang)鎳(nie),為了適應更高氮(dan)量(liang)的鉻(ge)錳(meng)奧氏體不(bu)銹鋼生產的需要(yao),正在開(kai)發(fa)的冶(ye)煉(lian)工藝有(you)加壓下鋼液氮(dan)合金化(hua)法(如加壓電渣(zha)爐冶(ye)煉(lian)并澆注)和鋼固(gu)態(tai)氮(dan)合金化(hua)法(如粉末冶(ye)金法)等。
由于高氮(dan)鉻錳奧氏(shi)體不銹鋼熱加工塑性低是因為鋼中(zhong)硫的(de)偏析和氮(dan)化物以(yi)及碳、氮(dan)化物的(de)析出(chu)的(de)結果,因此,在冶(ye)煉(lian)過(guo)程中(zhong)進行鋼的(de)鈣(gai)處理(加入適量鈣(gai))試驗,已(yi)取得(de)了較明顯的(de)改善鋼熱塑性的(de)效果。