氮元素的作用_钢铁百科

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氮元素的作用

A 氮对奥氏体不锈钢力学性能的影响

氮的作用除了部分替代贵重的镍外，主要是作为间隙固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的强度，而且并不显著损害钢的塑性和韧性。氮元素提高强度的作用比碳及其他合金元素强。氮减少奥氏体中密排不全位错，限制了含间隙杂质原子团的Splintered位错运动。因此，其强化效应比碳强。加入0. 100-10氮可使Cr - Ni奥氏体不锈钢的室温强度提高约60~lOOMPa。由核磁共振(NMR)的测量表明，在FCC晶格中，含氮奥氏体的电荷分布比含碳奥氏体更对称。在低浓度时，氮和碳对态密度的影响相反，碳加强了共价键，而氮有助于电子公有化。随着氮浓度的提高，超过0.4%时，态密度开始降低。这从本质上解释了氮在低温时对奥氏体的强化机理。所以在低温时氮比碳能更加有效地提高奥氏体的强度。

近十年的研究表明，氮的大量加入可使奥氏体不锈钢达到非常高的强度，使其应用范围更加广泛。的晶粒尺寸强化作用增强受温度和含氮量的影响，随含氮量的增加，晶粒尺寸强化作用增强。低温下氮的晶粒尺寸强化作用显得更有效，而高温下氮的这种作用变小甚至消失。加氮后钢的抗拉强度和屈服强度升高，伸长率略有降低，对冲击韧性的影响规律比较特殊。

B 氮对奥氏体不锈钢腐蚀性能的影响

氮可以提高奥氏体不锈钢耐一般腐蚀、点蚀、应力腐蚀和晶间腐蚀等性能。但是，关于氮的作用机理，目前还不是十分清楚。文献报道氮能通过以下几种途径提高耐点蚀性能：

(1)氮的加入使钝化膜次表层进一步富铬，提高了膜的稳定性和致密性。

(2)由于氮的活性大，可以在钝化膜的活性基点处偏聚吸附，抑制溶解。

(3)氮在溶解时形成NH4+，在形成过程中消耗H+，改善了局部腐蚀环境，更有利于钝化反应进行，抑制了溶解。近几年的研究还表明晶粒尺寸对点蚀和气穴腐蚀等局部腐蚀也有较大影响。平均晶粒尺寸越小，点腐蚀率越低，点蚀电位越高，材料越耐点蚀。关于晶间腐蚀，大量研究表明，氮的加入可以提高普通低碳、超低碳奥氏体不锈钢耐敏化态晶间腐蚀性能，在钢中有钼存在时其作用更明显。关于氮的作用机理主要有两种看法：一种认为氮降低了铬在钢中的扩散系数；另一种认为氮阻碍碳化物形核和长大。关于氮对奥氏体非敏化态晶间腐蚀性能的研究很少，有的认为有益，有的认为没有影响。也有报道认为对于敏化态材料，加入的氮少于0. 160-/0，材料的敏化性就会延迟，而高于这一含量就会提高敏化性。所以高氮不锈钢在热处理过程中的氮化物析出会导致高氮奥氏体不锈钢腐蚀敏感性增加，容易产生晶间腐蚀和晶间应力腐蚀破坏。

C 氮对奥氏体不锈钢组织稳定性的影响

在奥氏体不锈钢的成分设计和制备过程中，主要有三类奥氏体稳定性问题：高温加热时6铁素体的形成；低温时产生的马氏体相变；在一定受热条件下发生的碳、氮化物或金属间化合物的脱溶沉淀。

氮是扩大奥氏体相区和稳定奥氏体的元素，它形成奥氏体的能力与碳相当，约为镍的30倍。氮的加入可以降低钢中铁索体的含量，使奥氏体更稳定。1 %N可使马氏体转变温度降低635K，约为Ni的25倍。在应变诱导马氏体出现的最高温度的计算式中，

%N可使T降低623K。可见，氮对热激活马氏体和形变马氏体均有抑制作用。

含氮奥氏体不锈钢的第二相析出十分复杂，不但有很多析出相（最多有18种），而且氮化物的析出机制可能与一般的第二相的析出机制不同。

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更新时间：2016-04-06 16:13:23

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编辑者：lusz#1
修改日期：2016-04-06 16:13:23
词条信息：氮元素的作用

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