氮在不銹鋼中的普遍且大量應用是近十多年不銹鋼材料領域的最重大的進展。除鐵素體不銹鋼外,近十多年來幾乎所有類型的不銹鋼,特別是奧氏體和雙相不銹(xiu)鋼均普遍用氮進行合金化,從而使奧氏體和雙相不銹鋼進入了現代不銹鋼時代。奧氏體不銹鋼有控氮(  或、中氮([N]≤0.40%或[W]≤0.50%)和高氮(  不銹鋼,或超級奧氏體不銹鋼以及含低氮的超級馬氏體不銹鋼。氮在雙相不銹鋼中,雖不能防止σ相的析出,但可抑制σ相的形成。雙相不銹鋼正是由于加入氮才出現了第二代和第三代雙相不銹鋼(超級雙相不銹鋼和經濟型雙相不銹鋼),使雙相不銹鋼形成系列并成為了與馬氏體、鐵素體、奧氏體等三大類不銹鋼并列的鋼類。由于氮在鐵素體不銹鋼中溶解度極低,而在奧氏體中溶解度很高,因此,氮在雙相不銹鋼中的有益作用主要是體現在改善奧氏體組織的性能。


  氮在雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中可延緩(huan)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(γ)的高(gao)溫溶解(jie)并可促進(jin)焊(han)后熱影響區二(er)次奧氏體(ti)(γ2)的析出,從而有(you)利于雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的生產、加工和焊(han)接。氮是(shi)在不(bu)銹鋼(gang)中應(ying)用(yong)的唯一一種氣態合金元素,它(ta)取之容易(yi)且量(liang)無限(xian),價格低廉,生產中加入方(fang)便,有(you)益(yi)作用(yong)顯著(zhu),但副(fu)作用(yong)較少(shao),是(shi)現代不(bu)銹鋼(gang)中非(fei)常有(you)發展前途(tu)的重要合金元素。


  氮(dan)通過固溶強化(hua)等可顯著(zhu)提高奧(ao)氏(shi)(shi)體和雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)室溫和高溫強度(圖2.18)。在鉻(ge)鎳奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中加(jia)(jia)入0.1%N,可使鋼(gang)(gang)的(de)強度提高60~100MPa,但(dan)當氮(dan)量適(shi)宜時,并不(bu)顯著(zhu)降低(di)鋼(gang)(gang)的(de)塑、韌性(xing)。氮(dan)的(de)大量加(jia)(jia)入可使高氮(dan)奧(ao)氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)獲(huo)得非常高的(de)強度,但(dan)鋼(gang)(gang)的(de)斷裂韌性(xing)并不(bu)降低(di)。


  氮(dan)不(bu)(bu)僅顯著提高(gao)(gao)奧氏體和(he)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)(nai)氧化性(xing)(xing)(xing)酸、還原性(xing)(xing)(xing)酸介(jie)質的(de)全(quan)面腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能,而且還提高(gao)(gao)它們(men)的(de)耐(nai)(nai)(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)(nai)(nai)點蝕(shi)、耐(nai)(nai)(nai)縫隙等局部腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能,一些試驗結果(guo)見圖(tu)2.19~圖(tu)2.21。研(yan)究表明,氮(dan)在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)提高(gao)(gao)鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)(nai)點蝕(shi)、耐(nai)(nai)(nai)縫隙腐(fu)蝕(shi)的(de)能力為鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)量的(de)16~30倍(bei)。


18.jpg


  需(xu)要強(qiang)調氮在(zai)(zai)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)對耐(nai)蝕性所起的(de)(de)有(you)益(yi)作用,鋼(gang)(gang)中(zhong)含有(you)足夠(gou)量的(de)(de)鉻、鉬元素是必(bi)要條件。一般認為,氮可(ke)促進(jin)鈍化(hua)膜(mo)中(zhong)鉻的(de)(de)富集,提(ti)高(gao)(gao)鋼(gang)(gang)的(de)(de)鈍化(hua)能力;氮可(ke)形(xing)成(cheng)NH3和使微區(qu)溶液的(de)(de)pH值提(ti)高(gao)(gao);富鉻的(de)(de)氮化(hua)物在(zai)(zai)金(jin)屬與(yu)鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)界面處(chu)形(xing)成(cheng),進(jin)一步強(qiang)化(hua)了鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)穩定性。研究表明,在(zai)(zai)雙相不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)氮還可(ke)與(yu)鉬結合形(xing)成(cheng),使鈍化(hua)膜(mo)更(geng)加(jia)穩定,從而使鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)蝕性提(ti)高(gao)(gao)。圖2.22系(xi)氮提(ti)高(gao)(gao)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)耐(nai)蝕性,對鈍化(hua)膜(mo)影(ying)響的(de)(de)示意圖。


22.jpg


  當鋼(gang)(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)含量(liang)(liang)(liang)超過某(mou)一(yi)(yi)定(ding)量(liang)(liang)(liang),將(jiang)對(dui)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)性能產(chan)生某(mou)些不(bu)(bu)(bu)良影(ying)響,例如對(dui)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)而言,氮(dan)(dan)量(liang)(liang)(liang)超過0.12%~0.15%時,鋼(gang)(gang)的(de)冷、熱加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)性和冷成型性能將(jiang)有所下(xia)降(jiang)(jiang),后者與氮(dan)(dan)可降(jiang)(jiang)低鋼(gang)(gang)的(de)層(ceng)錯能,從而提高奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)硬化率,使(shi)之與易(yi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)硬化有關。高氮(dan)(dan)含量(liang)(liang)(liang)時,不(bu)(bu)(bu)僅顯著降(jiang)(jiang)低鋼(gang)(gang)的(de)熱塑性,對(dui)熱加(jia)工(gong)(gong)(gong)(gong)性不(bu)(bu)(bu)利,而且(qie)由于前述(shu)沿晶界析出,會提高鋼(gang)(gang)的(de)晶間腐蝕敏(min)感性。氮(dan)(dan)在(zai)鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)是(shi)一(yi)(yi)種(zhong)有害(hai)元素(su)(后面還(huan)將(jiang)述(shu)及)。




聯系方式.jpg