表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧氏體不銹鋼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)氮(dan)鋼晶體結構(gou)一個主要特點是自(zi)由(you)電(dian)子濃度(du)的增加，提高(gao)(gao)了原(yuan)(yuan)子間(jian)金(jin)屬鍵鍵合(he)，使(shi)(shi)電(dian)子在晶體結構(gou)中的分布更(geng)均(jun)勻。因此(ci)，位錯滑移時(shi)并不減弱或者破壞原(yuan)(yuan)子間(jian)結合(he)，使(shi)(shi)材料(liao)具有高(gao)(gao)的強度(du)和高(gao)(gao)的斷(duan)裂韌性(xing)，但氮(dan)含(han)量高(gao)(gao)于0.5％時(shi)，因原(yuan)(yuan)子間(jian)金(jin)屬鍵鍵合(he)下降而不利于韌性(xing)。
在奧氏體(ti)鋼中，氮(dan)原(yuan)子(zi)與位(wei)錯(cuo)(cuo)的結合(he)(he)能(neng)高于碳原(yuan)子(zi)與位(wei)錯(cuo)(cuo)的結合(he)(he)能(neng)，而且這(zhe)種(zhong)結合(he)(he)能(neng)隨氮(dan)含量的增(zeng)加而增(zeng)加，因此氮(dan)原(yuan)子(zi)比碳原(yuan)子(zi)更(geng)能(neng)有效(xiao)地阻(zu)塞位(wei)錯(cuo)(cuo)。
實驗證明，氮(dan)與碳不同，其在晶(jing)界的(de)偏析傾向(xiang)不明顯(xian)，氮(dan)和晶(jing)界的(de)親和力很弱。這可(ke)以解(jie)釋高氮(dan)鋼(gang)為何具有良好的(de)耐晶(jing)間腐蝕(shi)性能和高溫力學性能。
在鐵基固溶(rong)體中，氮原子(zi)與鄰近置換型合金(jin)元素傾(qing)向于金(jin)屬鍵結合，有助于短程有序(xu)，這有利于合金(jin)元素更均勻地分(fen)布，增加了奧(ao)氏體的穩(wen)定性(xing)，抑(yi)制了沉(chen)淀析出和發生(sheng)腐蝕。
大多數試(shi)驗結果(guo)認為，奧氏體鋼中添加氮(dan)會降低層錯能。在含(han)氮(dan)奧氏體不銹(xiu)鋼的形變過程中，氮(dan)促(cu)進平面(mian)滑移(yi)(yi)，這是由于層錯能低，能阻(zu)止(zhi)位(wei)錯攀(pan)移(yi)(yi)出(chu)滑移(yi)(yi)面(mian)。
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(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度降至(zhi)-269℃時(shi)，其屈服(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度升(sheng)高不(bu)(bu)(bu)多，而(er)高氮鋼(gang)(gang)的(de)(de)屈服(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度則(ze)(ze)隨溫(wen)(wen)度的(de)(de)降低而(er)顯著提高。如(ru)果在(zai)(zai)23℃時(shi)含(han)氮鋼(gang)(gang)的(de)(de)屈服(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度較含(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)高出23％，則(ze)(ze)在(zai)(zai)-269℃時(shi)含(han)氮鋼(gang)(gang)的(de)(de)屈服(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度則(ze)(ze)較含(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)高出300％。因此，高氮奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)可用于制(zhi)作(zuo)超導磁體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)外殼，但應注意，高氮奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)低溫(wen)(wen)時(shi)會(hui)出現韌(ren)脆(cui)轉變溫(wen)(wen)度，如(ru)果高氮奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中加入適量的(de)(de)Mo和(he)Ni則(ze)(ze)可以改善(shan)低溫(wen)(wen)時(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)韌(ren)性，同時(shi)降低鋼(gang)(gang)的(de)(de)屈服(fu)(fu)(fu)(fu)強(qiang)(qiang)度。
冷(leng)變形(xing)是提高(gao)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)強(qiang)度(du)的(de)有效手段，其效果遠高(gao)于固溶強(qiang)化。冷(leng)變形(xing)對于高(gao)氮(dan)奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)強(qiang)化效果尤為顯著。例如，在(zai)Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金(jin)中，在(zai)含氮(dan)1.07％和冷(leng)變形(xing)量為50％時(shi)， 可(ke)使鋼(gang)(gang)(gang)的(de)屈服強(qiang)度(du)超過2000MPa。氮(dan)還增加鋼(gang)(gang)(gang)的(de)形(xing)變強(qiang)化率，但對鋼(gang)(gang)(gang)的(de)形(xing)變強(qiang)化指(zhi)數n的(de)影響較小(xiao)。
在(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)加入氮可以顯著地(di)提高奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的穩定(ding)性，有效(xiao)地(di)抑制在(zai)(zai)變形過程中(zhong)a'和ε（hcp）馬氏(shi)(shi)體(ti)的形成，甚至(zhi)在(zai)(zai)低(di)溫時也不(bu)會出(chu)現(xian)a'馬氏(shi)(shi)體(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(dang)全部氮原子間隙固(gu)溶(rong)于奧氏體中時，鋼顯示出(chu)(chu)良(liang)好的(de)(de)強度(du)和(he)(he)韌(ren)性(xing)，但(dan)當(dang)有(you)氮化(hua)物析出(chu)(chu)時，將(jiang)導致鋼的(de)(de)脆(cui)性(xing)出(chu)(chu)現，特別是在晶界(jie)和(he)(he)亞晶界(jie)析出(chu)(chu)的(de)(de)氮化(hua)物對(dui)鋼的(de)(de)沖擊韌(ren)性(xing)和(he)(he)動態應變的(de)(de)塑(su)性(xing)十分有(you)害(hai)，但(dan)對(dui)鋼的(de)(de)屈服(fu)強度(du)和(he)(he)抗拉強度(du)的(de)(de)影響較(jiao)小。
關于氮(dan)元素(su)對(dui)不銹鋼耐蝕性(xing)(xing)能(neng)的影(ying)響在9.5.2、9.6.2.3等節中(zhong)已有論述，但高氮(dan)奧氏體不銹鋼中(zhong)氮(dan)對(dui)耐蝕性(xing)(xing)能(neng)的影(ying)響報道較少。
