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奥氏体与双相不锈钢采用含氮钢的可能性
关闭】【点击: 】 【发布日期:2017-08-30 11:35】【编辑:东莞市联顺金属材料有限企业】【来源:

奥氏体与双相不锈钢采用含氮钢的可能性

 

奥氏体不锈钢和双相不锈钢能够广泛应用含氮钢,首先是由于存在可能性。

 

1)氮要成为不锈钢中的合金元素,首先是氮应具有一定的进入不锈钢熔化液相中的能力。氮在熔化钢液中具有较高的溶解度。凝固成固相后,奥氏体相在固溶处理温度具有较高的溶解度。奥氏体不锈钢在固溶处理后基本上全部或绝大部分均为奥氏体相,可以溶入较多的氮。双相不锈钢在固溶处理后也有约一半为奥氏体相,也能溶入较多的氮。这是这两类不锈钢可能采用含氮钢的基本原因。铁素体不锈钢在高温退火温度时,氮的溶解度很低。如在含铬26%的铁素体不锈钢中,温度在927℃以上时氮的溶解度仅为0.023%,593℃时仅为0.006%。因而铁素体不锈钢不可能采用含氮钢。马氏体不锈钢高温快冷后为马氏体,马氏体与铁素体一样同属体心立方晶格,氮的溶解度也很低,一般也不用含氮钢。再加上马氏体不锈钢本身耐蚀性偏低,焊接性能差,焊接构件本来就少用。马氏体沉淀硬化不锈钢基体亦为马氏体,对氮的溶解度也很低。

 

 

2)氮在不锈钢中的存在形式主要有两类,一为固溶于基体,一为氮化物。氮化物主要为Cr2N,有时也有CrN、TiN、NbN等。当基体中氮的溶解度高于氮含量时氮固溶于基体。当基体的温度降低时氮的溶解度会下降。在某一温度范围氮的溶解度低于氮含量时,基体中的氮会呈过饱和状态,具有成为氮化物的析出趋向。析出相的析出过程为分子扩散过程。在温度较高时,扩散速度快。在较高温度时的时间长,析出量会较多。在较低温(如300℃以下)时分子基本不扩散,析出会停止。奥氏体不锈钢和双相不锈钢的供货状态为固溶状态。固溶时奥氏体相中可溶入较多的氮,冷却后,溶解度会下降,但由于冷却速度很快,通过析出温度范围的时间很短,因而能析出的氮化物相很少,绝大部分氮仍过饱和溶于基体。这些固溶于奥氏体中的氮仍能对组织与性能起到明显的优化作用。即使这些钢的焊接接头在焊接热循环的作用下,也会有氮化物的析出,对组织与性能有不利影响,但是只要控制焊接热循环的作用不太强,氮化物的析出不是很多,仍可明显发挥氮合金化对不锈钢组织与性能的优化作用。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢属热处理强化不锈钢,钢材靠淬火回火处理和时效硬化热处理来提高强度等性能,这些热处理均能使氮化物充分析出(如果含氮的话),不能使氮发挥对组织与性能的有利作用。因此只有主要在固溶状态应用的奥氏体不锈钢和双相不锈钢才能广泛采用含氮钢,在热处理强化型的马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢中极少采用含氮钢。即氮在不锈钢中主要以固溶于基体的形式存在,才能较好地发挥氮对不锈钢组织与性能的有利作用。如氮在不锈钢中主要呈氮化物的形式存在,则多为不利作用。

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