氮的作用除了部分替代贵重的镍外,主要是作为固溶强化元素提高奥氏体卫生级不锈钢管的强度,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儿素强。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。在w(M n)=35%~40%-w(C r)=5%钢中,氮引起基体畸变的应力比碳大3.3倍。加入0.10%氮可使Cr-Ni奥氏体卫生级不锈钢管的室温强度(σb,σ0.2)提高约60~100 MPa。近十年的研究表明,氮的大量加入可使奥氏体卫生级不锈钢管达到非常高的强度,使其应用范围更加少广泛。含氮钢的屈服强度由三部分组成,即基体强度、氮原子间隙固溶在奥氏体fcc中而导致的品界强化和固溶强化。氮的固溶强化缓减了钢的回复速率。氮的品界强化效应可用Hall-Petch方程描述。
含氮量及温度对晶粒有影响,随含氮量的增加,晶粒尺寸强化作用将更大;低温下氮的晶粒尺寸强化显得更有效,而高温下氮的这种作用变小甚至消失。加氮后卫生级不锈钢管的抗拉强度和屈服强度升高,伸长率略有降低,这是由于氮的间隙强化、固溶强化造成的。
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