大量事實已證實,向奧氏體不銹鋼中加入高氮量所獲得的高氮奧氏體(ti)不銹鋼,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。
高氮奧氏體不銹鋼(gang)一般系指鋼(gang)中含氮量>0.4%或≥0.5%的那些牌號。
前(qian)述(AISI 200系)鉻錳(meng)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼加(jia)氮,最初(chu)是(shi)以節鎳(nie)獲得具有(you)奧氏(shi)體組織的(de)節鎳(nie)不銹(xiu)鋼為主要目(mu)的(de),強度的(de)增加(jia)等則是(shi)加(jia)氮后的(de)必然結果,而高氮鉻錳(meng)奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的(de)發(fa)展(zhan)則是(shi)20世紀60年(nian)代以來高氮鋼開發(fa)的(de)一個新領域(yu),主
要目標是在具有一定不(bu)銹(xiu)耐蝕性的(de)前提下向鋼中加入(ru)高氮(dan)量(liang)以獲得綜合性能優良(liang)的(de)高強度和超高強度的(de)高氮(dan)鉻錳奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼。
開發在固(gu)溶態便具有的超高(gao)強度、高(gao)氮(dan)鉻(ge)錳奧氏體不(bu)銹鋼(gang),一(yi)(yi)方(fang)面高(gao)溫下鋼(gang)液中(zhong)(zhong)能溶解足夠高(gao)的氮(dan)量(liang),另一(yi)(yi)方(fang)面在鋼(gang)液凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong),鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)量(liang)又不(bu)會從鋼(gang)中(zhong)(zhong)逸出而形成氣泡(pao)。
由于鉻和錳均能顯著增加(jia)氮在鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)溶解度(du),因此,在約(yue)含18%Cr的(de)(de)(de)(de)鉻鎳奧(ao)氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上降鎳提錳,既節鎳又可(ke)達(da)(da)到(dao)提高(gao)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)氮量的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。20世(shi)紀80年代初問世(shi)的(de)(de)(de)(de)一些(xie)牌(pai)號,例(li)如1Cr18Mn18N(相當于德國牌(pai)號X10CrMn1818)無磁(ci)(ci)不銹鋼(gang)(gang)(gang),含氮量可(ke)達(da)(da)0.40%~0.60%,國內外已大(da)(da)量用于制造大(da)(da)型(xing)發(fa)電機的(de)(de)(de)(de)護環(huan),這是具有代表性的(de)(de)(de)(de)高(gao)強度(du)且無磁(ci)(ci)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)典型(xing)用途。國內系(xi)采用電弧爐冶煉加(jia)電渣(zha)重熔工藝進行大(da)(da)量生產(chan),成品(pin)性能已達(da)(da)到(dao)了國外同類產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)水平。表5.27列出了國產(chan)1Cr18Mn18N鋼(gang)(gang)(gang)護環(huan)的(de)(de)(de)(de)力學性能與國外技術(shu)要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)對比。可(ke)以看出:此鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)屈(qu)服強度(du)在固溶態(tai)已達(da)(da)≥1000MPa的(de)(de)(de)(de)水平。
由于降鎳提錳(meng),目前發展的(de)高(gao)氮鉻錳(meng)奧氏體不銹(xiu)鋼大多(duo)是高(gao)錳(meng)量(liang)且(qie)不含或僅(jin)含少量(liang)鎳,為了適(shi)應更(geng)高(gao)氮量(liang)的(de)鉻錳(meng)奧氏體不銹(xiu)鋼生(sheng)產的(de)需要(yao),正在開發的(de)冶煉工藝有加壓下鋼液氮合金化法(fa)(fa)(如(ru)加壓電渣爐冶煉并澆注)和鋼固態(tai)氮合金化法(fa)(fa)(如(ru)粉末冶金法(fa)(fa))等。
由于高氮鉻錳奧氏體不銹鋼熱加(jia)工塑性低是因為(wei)鋼中硫的(de)偏析(xi)和氮化(hua)物以及(ji)碳、氮化(hua)物的(de)析(xi)出的(de)結果,因此,在(zai)冶煉過程中進行鋼的(de)鈣處理(li)(加(jia)入適量鈣)試驗(yan),已(yi)取得了較(jiao)明顯的(de)改善鋼熱塑性的(de)效果。