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(ao)氏體(ti)不銹鋼的強度，而不顯著損害其塑性和韌性，同時氮還可以提高鋼的耐均(jun)勻腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕(shi)和耐晶間(jian)腐蝕的性能。

 由于氮(dan)(dan)的良好作用(yong)(yong)，用(yong)(yong)氮(dan)(dan)合金(jin)化的奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼不(bu)(bu)斷取得(de)進展(zhan)并(bing)獲得(de)應用(yong)(yong)。目前應用(yong)(yong)的含(han)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼可以分(fen)為三種類型(xing)：

1. 控氮(dan)型

   此類鋼(gang)是在(zai)超(chao)低碳（0.02％～0.03％）鉻鎳(nie)奧氏體不銹鋼(gang)中(zhong)加入0.05％～0.12％N，用以提高鋼(gang)的(de)強(qiang)度，使其達到含穩定化(hua)元素鈦或普通低碳（≤0.08％）奧氏體不銹鋼(gang)的(de)水平。

2. 中氮型

   此類(lei)鋼含有(you)0.12％～0.40％N，是在正(zheng)常大(da)氣壓力條件下冶煉和澆鑄(zhu)所得到的(de)氮(dan)合金化奧氏體不銹鋼。此類(lei)鋼以耐腐蝕(shi)為(wei)主(zhu)要(yao)目的(de)，同時具(ju)有(you)較高(gao)的(de)強度。

3. 高氮型(xing)

   此類(lei)鋼(gang)氮(dan)含量在(zai)0.40％以上。此類(lei)鋼(gang)在(zai)加壓條件下(xia)(xia)冶煉(lian)和(he)澆(jiao)鑄，或者(zhe)調整鋼(gang)中的鉻、錳含量在(zai)常規條件下(xia)(xia)冶煉(lian)和(he)澆(jiao)鑄，將氮(dan)加入到足夠(gou)高的水平。此類(lei)鋼(gang)主要在(zai)固溶態(tai)或半冷(leng)加工狀(zhuang)態(tai)下(xia)(xia)使(shi)用，既(ji)具有高強(qiang)度，又(you)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(yu)0.67％時，鉻鎳奧氏體不(bu)銹鋼仍有(you)低(di)(di)的韌脆轉變溫(wen)度，在-200℃的低(di)(di)溫(wen)下(xia)仍有(you)足夠高的沖擊性(xing)能，但當(dang)氮含(han)量達到0.84％時，其(qi)韌脆轉變溫(wen)度較高，-200℃的沖擊韌性(xing)已顯得過低(di)(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(ying)力腐蝕開裂。

 氮還提高鉻(ge)鎳鉬奧(ao)氏體不銹鋼耐(nai)稀硝酸腐蝕的性能(neng)。

 在氯化(hua)物環境中(zhong)，氮(dan)(dan)顯著(zhu)提高奧(ao)氏體不銹鋼(gang)耐點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)性能(neng)。研(yan)究表明，氮(dan)(dan)僅是(shi)強化(hua)鉻、鉬(mu)元素在奧(ao)氏體中(zhong)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)作用，鉻、鉬(mu)的(de)(de)(de)存在是(shi)氮(dan)(dan)改善奧(ao)氏體不銹鋼(gang)耐蝕(shi)(shi)(shi)作用的(de)(de)(de)前提。氮(dan)(dan)耐點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和(he)耐縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)能(neng)力約相當于(yu)鉻的(de)(de)(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。

 鉻鎳奧氏(shi)體不銹鋼中(zhong)的(de)(de)氮含(han)量在0.12％～0.15％時，鋼的(de)(de)熱(re)、冷加(jia)工(gong)性(xing)(xing)及冷成(cheng)(cheng)形性(xing)(xing)等將有所下(xia)降。熱(re)加(jia)工(gong)性(xing)(xing)能的(de)(de)降低是由于鋼中(zhong)氮化(hua)物和碳氮化(hua)物的(de)(de)析(xi)出影響(xiang)了鋼的(de)(de)熱(re)塑性(xing)(xing)，而(er)氮的(de)(de)固溶強(qiang)化(hua)又(you)減緩鋼的(de)(de)回復過(guo)程。冷加(jia)工(gong)性(xing)(xing)和冷成(cheng)(cheng)形性(xing)(xing)的(de)(de)降低主要(yao)是氮固溶強(qiang)化(hua)所致。