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)氮鋼晶(jing)(jing)體(ti)結(jie)構一(yi)個(ge)主要特(te)點是自(zi)由電子(zi)濃度的(de)(de)增加，提(ti)高(gao)了原(yuan)子(zi)間(jian)金屬鍵(jian)(jian)(jian)鍵(jian)(jian)(jian)合(he)，使電子(zi)在晶(jing)(jing)體(ti)結(jie)構中的(de)(de)分布更均勻。因(yin)此，位錯滑移時并不減弱或者破(po)壞原(yuan)子(zi)間(jian)結(jie)合(he)，使材(cai)料具有高(gao)的(de)(de)強度和高(gao)的(de)(de)斷裂韌(ren)性，但氮含量高(gao)于0.5％時，因(yin)原(yuan)子(zi)間(jian)金屬鍵(jian)(jian)(jian)鍵(jian)(jian)(jian)合(he)下降而不利于韌(ren)性。
在(zai)奧氏體鋼中，氮(dan)原(yuan)子(zi)與位錯(cuo)的結合能高于碳原(yuan)子(zi)與位錯(cuo)的結合能，而(er)且這種結合能隨(sui)氮(dan)含量的增加(jia)而(er)增加(jia)，因(yin)此氮(dan)原(yuan)子(zi)比碳原(yuan)子(zi)更(geng)能有(you)效地阻塞位錯(cuo)。
實驗證明，氮(dan)(dan)與碳不(bu)(bu)同，其在晶(jing)界的偏析傾向不(bu)(bu)明顯，氮(dan)(dan)和(he)(he)晶(jing)界的親和(he)(he)力很弱。這(zhe)可以解釋高氮(dan)(dan)鋼為何具有良好的耐晶(jing)間腐蝕性能和(he)(he)高溫力學(xue)性能。
在鐵基固溶(rong)體(ti)(ti)中，氮原(yuan)子(zi)與鄰(lin)近置換(huan)型合(he)金元素傾向于金屬鍵(jian)結合(he)，有助于短程有序，這有利于合(he)金元素更均(jun)勻地分布(bu)，增加了奧氏體(ti)(ti)的(de)穩定性，抑制了沉(chen)淀析出(chu)和發生腐蝕。
大(da)多數試驗(yan)結果認為(wei)，奧氏(shi)體(ti)鋼中(zhong)添加氮會降低(di)層(ceng)錯能。在含氮奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的形變過程中(zhong)，氮促(cu)進平面(mian)滑(hua)移，這是由于層(ceng)錯能低(di)，能阻止(zhi)位錯攀移出滑(hua)移面(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)(han)碳的(de)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)溫(wen)度(du)降至-269℃時，其屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)升(sheng)高(gao)(gao)不(bu)(bu)(bu)多，而高(gao)(gao)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)則(ze)(ze)隨溫(wen)度(du)的(de)降低(di)(di)而顯著提高(gao)(gao)。如果在(zai)23℃時含(han)(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)較含(han)(han)碳鋼(gang)(gang)高(gao)(gao)出23％，則(ze)(ze)在(zai)-269℃時含(han)(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)則(ze)(ze)較含(han)(han)碳鋼(gang)(gang)高(gao)(gao)出300％。因此，高(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)可用于制作超(chao)導磁(ci)體的(de)外殼，但(dan)應注意，高(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)低(di)(di)溫(wen)時會(hui)出現韌脆轉變(bian)溫(wen)度(du)，如果高(gao)(gao)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中加入適量的(de)Mo和(he)Ni則(ze)(ze)可以改善低(di)(di)溫(wen)時鋼(gang)(gang)的(de)韌性，同時降低(di)(di)鋼(gang)(gang)的(de)屈服(fu)(fu)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)。
冷(leng)變形(xing)(xing)是(shi)提(ti)高奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)的(de)有效(xiao)手段，其(qi)效(xiao)果遠高于固溶強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)。冷(leng)變形(xing)(xing)對于高氮(dan)(dan)(dan)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)效(xiao)果尤(you)為顯(xian)著。例如，在(zai)Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中，在(zai)含氮(dan)(dan)(dan)1.07％和冷(leng)變形(xing)(xing)量為50％時， 可使鋼(gang)(gang)的(de)屈服強(qiang)(qiang)(qiang)度(du)超過2000MPa。氮(dan)(dan)(dan)還(huan)增加(jia)鋼(gang)(gang)的(de)形(xing)(xing)變強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)率，但(dan)對鋼(gang)(gang)的(de)形(xing)(xing)變強(qiang)(qiang)(qiang)化(hua)(hua)指數(shu)n的(de)影響較小。
在奧氏體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)加入氮可(ke)以(yi)顯著(zhu)地(di)提高奧氏體(ti)(ti)的穩(wen)定性，有(you)效地(di)抑制在變形(xing)過程中(zhong)a'和ε（hcp）馬(ma)氏體(ti)(ti)的形(xing)成，甚至在低(di)溫(wen)時也(ye)不會出現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(jian)隙固溶于奧(ao)氏體中時(shi)(shi)，鋼顯(xian)示出(chu)良好的(de)強度(du)和(he)韌性(xing)(xing)，但(dan)當有(you)氮化(hua)物(wu)析出(chu)時(shi)(shi)，將(jiang)導(dao)致鋼的(de)脆性(xing)(xing)出(chu)現(xian)，特別是在(zai)晶界和(he)亞晶界析出(chu)的(de)氮化(hua)物(wu)對(dui)鋼的(de)沖擊韌性(xing)(xing)和(he)動(dong)態應變(bian)的(de)塑性(xing)(xing)十分有(you)害，但(dan)對(dui)鋼的(de)屈服強度(du)和(he)抗拉強度(du)的(de)影響較(jiao)小。
關(guan)于氮(dan)元(yuan)素對不銹鋼(gang)耐蝕性(xing)能(neng)(neng)的(de)影響(xiang)在9.5.2、9.6.2.3等節中(zhong)已有論述，但高(gao)氮(dan)奧氏體不銹鋼(gang)中(zhong)氮(dan)對耐蝕性(xing)能(neng)(neng)的(de)影響(xiang)報(bao)道較少(shao)。
