大量事實已證實,向奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)中加入高氮量所獲得的高氮奧氏(shi)體不(bu)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(gao)氮奧(ao)氏體不銹鋼(gang)一般系指鋼(gang)中含氮量>0.4%或≥0.5%的那(nei)些牌號。
前述(AISI 200系(xi))鉻(ge)錳(meng)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)加氮,最初是以節鎳獲得具(ju)有奧(ao)氏(shi)體組織的(de)(de)(de)節鎳不銹(xiu)鋼(gang)(gang)為主要目的(de)(de)(de),強度的(de)(de)(de)增(zeng)加等(deng)則(ze)(ze)是加氮后的(de)(de)(de)必然結果,而高氮鉻(ge)錳(meng)奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)發(fa)展則(ze)(ze)是20世紀60年(nian)代以來高氮鋼(gang)(gang)開發(fa)的(de)(de)(de)一個新(xin)領域,主
要(yao)目(mu)標(biao)是在具有一(yi)定不銹耐蝕性(xing)的前(qian)提下向鋼中加入高氮(dan)量(liang)以獲得綜(zong)合性(xing)能優良的高強度和超(chao)高強度的高氮(dan)鉻錳奧氏體不銹鋼。
開發在(zai)固溶態便具有的(de)超高(gao)(gao)強度(du)、高(gao)(gao)氮鉻錳奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang),一(yi)方(fang)(fang)面高(gao)(gao)溫(wen)下鋼(gang)液中能溶解足夠高(gao)(gao)的(de)氮量,另一(yi)方(fang)(fang)面在(zai)鋼(gang)液凝固過(guo)程(cheng)中,鋼(gang)中氮量又(you)不(bu)會從鋼(gang)中逸出而形成(cheng)氣泡。
由于(yu)鉻(ge)和(he)錳均能(neng)(neng)顯著增加氮在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的溶(rong)解度(du),因此,在(zai)(zai)約含18%Cr的鉻(ge)鎳奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)的基(ji)礎上降鎳提(ti)錳,既(ji)節鎳又(you)可(ke)達到(dao)提(ti)高鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)氮量(liang)的目的。20世紀80年代初(chu)問世的一些牌號(hao),例如1Cr18Mn18N(相當于(yu)德國(guo)牌號(hao)X10CrMn1818)無磁不銹鋼(gang)(gang)(gang),含氮量(liang)可(ke)達0.40%~0.60%,國(guo)內外(wai)已大量(liang)用于(yu)制(zhi)造大型發電機的護環,這(zhe)是具有代表性的高強(qiang)度(du)且無磁鋼(gang)(gang)(gang)的典型用途。國(guo)內系采用電弧(hu)爐冶煉加電渣重熔工藝進行大量(liang)生(sheng)產(chan),成品性能(neng)(neng)已達到(dao)了(le)國(guo)外(wai)同類產(chan)品的水平。表5.27列(lie)出了(le)國(guo)產(chan)1Cr18Mn18N鋼(gang)(gang)(gang)護環的力學性能(neng)(neng)與國(guo)外(wai)技術要求的對比。可(ke)以看出:此鋼(gang)(gang)(gang)的屈服強(qiang)度(du)在(zai)(zai)固溶(rong)態已達≥1000MPa的水平。
由于降(jiang)鎳(nie)提錳,目前發展的高(gao)氮鉻(ge)錳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)大(da)多是高(gao)錳量(liang)且不(bu)含或僅含少量(liang)鎳(nie),為了適應更(geng)高(gao)氮量(liang)的鉻(ge)錳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)生產的需要,正在開發的冶煉(lian)工藝有加壓(ya)下鋼(gang)液氮合(he)金化(hua)(hua)法(如加壓(ya)電渣(zha)爐冶煉(lian)并澆(jiao)注)和鋼(gang)固(gu)態氮合(he)金化(hua)(hua)法(如粉末冶金法)等。
由于(yu)高氮(dan)鉻錳奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)熱加工塑性低是因為(wei)鋼(gang)中硫(liu)的偏析和氮(dan)化(hua)物以及碳、氮(dan)化(hua)物的析出(chu)的結(jie)果,因此,在冶煉過(guo)程中進行鋼(gang)的鈣處理(li)(加入適量鈣)試驗,已取得了較明顯的改善鋼(gang)熱塑性的效(xiao)果。