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氮在含氮不锈钢中的作用

氮是钢中强烈的形成(扩大)奥氏体和稳定奥氏体组织的元素,在一些钢中常作为有益元素加入,可以显著提高钢的力学性能和耐蚀性能,作为合金化元素广泛应用于不锈钢中,加入氮元素以获得单一奥氏体组织,以减少和取代相对较贵且稀缺的镍元素,降低不锈钢生产的成本且其作用效果远高于镍。氮虽然稳定奥氏体能力不如碳,而且氮相对于碳又有优点,碳易在晶间产生脆性的碳化物,导致材料脆性增加,耐蚀性下降而氮却能避免这些问题,因此氮较于碳更适合。

    不锈钢中镍和钼可以提高钢的韧性和屈服强度,而为了提高耐蚀性,碳的量应尽可能减少,这是因为析出的碳化物容易造成晶间腐蚀。氮的加入也就弥补了这一不足,锰、铬、钼的加入可以提高氮在钢中的溶解度。在室温下高氮钢受氮的影响屈服强度随着氮含量的增加而明显提高而断裂韧性受氮的影响并不大。另外氮的加入可以提高钢的抗蠕变性能,冈此高氮奥氏体不锈钢抗蠕变性能随着氮含量的增加而提高。

    氮的加入还会提高不锈钢的加工硬化能力、抗疲劳性能以及耐磨性。但是由于氮的加入,也存在着不利的影响。特别是低温韧性,很多文献报道低温下高氮钢存在着低温脆断的现象,而在普通不锈钢中只有铁素体不锈钢存在着低温脆断现象。因此制备和使用此钢种应该注意氮的合理加入量,尤其是低温服役条件下应该严格控制高氮钢氮的含量。

    不锈钢中增氮可以提高不锈钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力,主要与钢表面形成的钝化膜的性质息息相关。氮可以提高高氮钢的耐腐蚀性能,尤其是耐局部腐蚀的能力。另外氦对钢的缝隙腐蚀、应力腐蚀也是有利的。

文章作者:不锈钢管|大口径不锈钢管|不锈钢厚壁管|大口径厚壁钢管|厚壁不锈钢管

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