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氮对奥氏体不锈钢力学性能和 腐蚀性能影响的研究 郎字平 康喜范 (钢铁研究总院) 摘要采用电化学测试、化学浸泡等方法研究了高氮含量00Cr24Ni22M07M n3Cu奥氏体不锈钢的力学性能和耐局部腐蚀性能。通过改变氮含量，研究了 N对奥氏体不锈钢的力学性能和耐局部腐蚀性能的影响。结果表明，N显著提 高奥氏体不锈钢的屈服强度和抗拉强度。平均每增加O．01％N，钢的强工增加 约6Mpa。另一方面，N在提高奥氏体不锈钢强度的同时，并不降低其塑性。 N和适量的Cr、Mo结合，能显著提高奥氏体不锈钢的耐点腐蚀和缝隙腐蚀的 能力，并且随着氮含量的增加，奥氏体不锈钢的耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀的能力 也增加。俄歇电子能谱(AES)分析表明，N并不影响钝化膜的基本组成，N 主要是富集在钝化膜／金属界面处，阻碍c1．等有害离子对钝化膜的侵蚀。对比 实验表明，超级奥氏体不锈钢在耐点腐蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀性能方面可以 和镍基合金C-276媲美，甚至优于镍基合金。 关链词：奥氏体不锈钢氮力学性能 点腐蚀 缝隙腐蚀 氦作为合金化元素使用最早报道于 化元素提高奥氏体不锈钢的强度，但并不 1938年。在大气压强下氮溶解度非常低， 显著损害钢的塑性和韧性；同时，氮提高 因此作用不明显，不足以引起冶金学家的 钢的耐腐蚀性能特别是耐局部腐蚀，比如 注意。直到今天，由于氮在大气压强下溶 耐晶间腐蚀、点腐蚀和缝隙主腐蚀等。目 解度的局限阻碍了其应用。此外，在某些 前应用的含氮奥氏体不锈钢可分为控氮 合金钢中，氮在冲击韧性、塑性等方面存 型、中氮型和高氮型三种“’。控氮型为在 02～O．03％)或低碳(C≤ 在不利影响，这使得人们不再重视氮的应 超底碳(C≤0 用。随着在加压下氮合金化的方法和设备 0．08％)铬镍奥氏体不钢中加入005～ 的发展，氮再次被人们所重视。工业对高 0．01％氮，用以提高钢的强度，使之达到 氮钢寄予了很大的兴趣。 含稳定化元素钛或普通低碳(C≤O．08％) 氮早期主要用于铬锰氮(铬锰镍氮) 奥氏体不锈钢的水平，同时耐晶间腐蚀和 奥氏体不锈钢中，以节约钢中的镍。近些 晶问应力腐蚀性能优良：中氮型含氮 年来，氮日益成为铬镍奥氏体不锈钢中的 0．10～O．40％，在正常大气压力条件下冶炼 重要合金元素。氮的作用除代替部分镍以 和浇注，所得到的氮合金化奥氏体不锈钢 节约贵重的镍元素外，主要是作为固溶强 以耐蚀为主要目的，同时具有较高的强 758 度；高氮型含量在O．40％以上，在加压条 件，冶炼出含较高氮含量的OOCr24Ni22 件下冶炼、浇注，主要在固溶态或冷加工 M07Mn3CuN奥氏体不锈钢；并对高氮奥 态下使用，既具有高强度和无磁性，又具 氏全不锈钢的力学性能和耐局部腐蚀性 有良好耐腐蚀性，最高氮含量已超过 能进行了比较全面的研究。此外，对不同 1．O％。 氮含量对奥氏体不锈钢力学性能和耐局 奥氏体不锈钢发展到今天，其材料牌 部腐蚀性能的影响也进行了比较、分析。 号、性能的研究臻于成熟。合金元素氮的 加入，给不锈钢，特别是双相不锈钢和奥 1试验材料及方法 氏体不锈钢的发展提供了广阔的空间。可 以预见，氮合金化不锈钢必将成为不锈钢 1．1试验材料 发展的主要方向之一。目前，高氮不锈钢 所用材料经非真空感应炉熔炼，电渣 的研究开发已在俄罗斯、瑞典、德国、法 重熔后，经11500c锻造成m20mm的圆棒， 国、日本等西方发达国家迅猛发展起来。