表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧(ao)氏(shi)體不銹(xiu)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(xiu)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(gang)晶(jing)體結構(gou)一個主(zhu)要特(te)點(dian)是(shi)自由電子濃度(du)的(de)(de)增加，提高(gao)了原子間金屬(shu)鍵(jian)鍵(jian)合，使(shi)電子在晶(jing)體結構(gou)中的(de)(de)分(fen)布更均(jun)勻。因(yin)此，位錯滑移時(shi)并不減弱或者破壞(huai)原子間結合，使(shi)材料具有高(gao)的(de)(de)強(qiang)度(du)和高(gao)的(de)(de)斷裂韌(ren)性，但氮含量(liang)高(gao)于(yu)0.5％時(shi)，因(yin)原子間金屬(shu)鍵(jian)鍵(jian)合下降(jiang)而不利(li)于(yu)韌(ren)性。
在奧(ao)氏體鋼中，氮原(yuan)子(zi)與位錯的結(jie)合能(neng)高于碳原(yuan)子(zi)與位錯的結(jie)合能(neng)，而(er)(er)且這種結(jie)合能(neng)隨氮含(han)量的增(zeng)加而(er)(er)增(zeng)加，因此氮原(yuan)子(zi)比碳原(yuan)子(zi)更能(neng)有(you)效(xiao)地阻塞(sai)位錯。
實驗證明，氮(dan)與碳不(bu)同，其在晶(jing)界的偏析傾向不(bu)明顯，氮(dan)和晶(jing)界的親(qin)和力很弱。這可以解釋高氮(dan)鋼為(wei)何具(ju)有良(liang)好(hao)的耐晶(jing)間腐蝕性能(neng)(neng)和高溫力學(xue)性能(neng)(neng)。
在鐵(tie)基固溶體中，氮原子與(yu)鄰近(jin)置換型合金(jin)元素傾(qing)向于金(jin)屬鍵(jian)結合，有助(zhu)于短程有序，這(zhe)有利于合金(jin)元素更均勻地分布，增加了奧(ao)氏(shi)體的穩定性(xing)，抑制了沉淀(dian)析出和發生腐蝕。
大多數(shu)試驗結果認為，奧氏體鋼中添(tian)加氮會降低(di)層錯能(neng)。在含氮奧氏體不銹(xiu)鋼的形(xing)變過程(cheng)中，氮促(cu)進平面(mian)(mian)滑(hua)移(yi)，這(zhe)是由于層錯能(neng)低(di)，能(neng)阻止位錯攀移(yi)出滑(hua)移(yi)面(mian)(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(tan)的(de)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)溫度(du)(du)(du)降(jiang)至-269℃時，其屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)升高(gao)不(bu)(bu)多，而高(gao)氮(dan)鋼(gang)(gang)的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)則(ze)隨溫度(du)(du)(du)的(de)降(jiang)低而顯(xian)著提高(gao)。如果在(zai)23℃時含(han)(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)較含(han)(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)高(gao)出(chu)23％，則(ze)在(zai)-269℃時含(han)(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)則(ze)較含(han)(han)碳(tan)鋼(gang)(gang)高(gao)出(chu)300％。因此，高(gao)氮(dan)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)可用(yong)于制作超導磁體的(de)外殼，但應注意，高(gao)氮(dan)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)低溫時會出(chu)現韌脆轉變溫度(du)(du)(du)，如果高(gao)氮(dan)奧(ao)(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中加入適量的(de)Mo和Ni則(ze)可以改善低溫時鋼(gang)(gang)的(de)韌性，同(tong)時降(jiang)低鋼(gang)(gang)的(de)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。
冷(leng)變形(xing)(xing)(xing)是提高奧氏體不銹鋼(gang)強度(du)的(de)有效(xiao)(xiao)手段，其效(xiao)(xiao)果遠高于(yu)(yu)固溶強化(hua)。冷(leng)變形(xing)(xing)(xing)對于(yu)(yu)高氮奧氏體不銹鋼(gang)的(de)強化(hua)效(xiao)(xiao)果尤為顯著。例如(ru)，在(zai)Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中，在(zai)含氮1.07％和冷(leng)變形(xing)(xing)(xing)量為50％時， 可使鋼(gang)的(de)屈服強度(du)超過2000MPa。氮還增加鋼(gang)的(de)形(xing)(xing)(xing)變強化(hua)率，但對鋼(gang)的(de)形(xing)(xing)(xing)變強化(hua)指(zhi)數n的(de)影響較小。
在(zai)奧氏體不銹鋼中(zhong)加(jia)入氮可(ke)以顯著地提高(gao)奧氏體的穩定(ding)性，有效(xiao)地抑制(zhi)在(zai)變(bian)形過程(cheng)中(zhong)a'和ε（hcp）馬氏體的形成，甚至在(zai)低溫時也不會出現(xian)a'馬氏體。
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(bu)氮原(yuan)子間(jian)隙固溶于奧氏體中時，鋼(gang)顯示(shi)出良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度和(he)韌性(xing)，但(dan)當有氮化物(wu)析出時，將導(dao)致鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)脆(cui)性(xing)出現(xian)，特別(bie)是(shi)在晶(jing)界和(he)亞晶(jing)界析出的(de)(de)(de)(de)氮化物(wu)對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)沖(chong)擊韌性(xing)和(he)動態應變的(de)(de)(de)(de)塑性(xing)十分有害，但(dan)對鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)屈服強(qiang)度和(he)抗拉強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)影響較小。
關于(yu)氮元(yuan)素對不銹鋼耐蝕(shi)性(xing)能(neng)的影響(xiang)在9.5.2、9.6.2.3等(deng)節中已(yi)有論述，但高(gao)氮奧氏體不銹鋼中氮對耐蝕(shi)性(xing)能(neng)的影響(xiang)報道較少。
