鉻-鎳-錳-氮奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼,是以錳、氮代替稀缺和昂貴的鎳元素而發展起來的鋼。錳對奧氏體的作用與鎳相似,但錳對提高固溶體電極電位的效果不大,在提高鋼的耐蝕性方面,作用也不大。因此,采用以錳和氮代鎳時,因為氮是奧氏體穩定元素,可以提高強度,增強耐點蝕及縫隙腐蝕能力,并減少金屬間相。在高溫時析出的機會。以錳、氮代鎳的低鎳奧氏體不銹鋼如12Cr18Mn9Ni5N、12Cr17Mn6Ni5、22Cr20Mn10Ni2Si2N、10Cr17Mn9Ni4N、20Cr13Mn9Ni4、20Cr15Mn15Ni2N等奧氏體不銹鋼已納入新的國家標準,并已在工業生產中得到廣泛應用。該類鋼的強度較12Cr18Ni9、12Cr17Ni7 等鋼的強度高30%~40%,塑、韌性等與12Cr18Ni9、12Cr17Ni7鋼相近。該類鋼在較弱的腐蝕條件下,耐蝕性尚好;在中等腐蝕性的氧化性酸介質中也有較好的耐蝕性。但在鹽霧試驗、室溫65%HNO3和50%H3PO4中,該類鋼的耐蝕性較12Cr17Ni7、06Cr19Ni10低。


  該類鋼(gang)的耐蝕性適用于無(wu)污染和輕(qing)污染的大氣和清(qing)潔(jie)水環境以及弱腐(fu)蝕性的酸、堿、鹽(yan)等介(jie)質(zhi),可部分代替12Cr17Ni7、12Cr18Ni9等鋼(gang)。


  該類鋼(gang)可用(yong)(yong)于建筑(zhu)裝飾、廚房、衛生間設(she)備和用(yong)(yong)具、家用(yong)(yong)電器(qi)、交(jiao)通運輸(shu)以及工業部(bu)門(men)的(de)設(she)備和零件。


  Cr-Ni-Mn-N奧氏體不(bu)銹鋼是20世紀三四(si)十年(nian)代(dai)(dai)開始廣泛研究的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼種類。其最初的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)主(zhu)要是將奧氏體形(xing)成元(yuan)素N、Mn加入鋼中,以替代(dai)(dai)貴重金(jin)屬Ni,從而(er)節(jie)約資源,解決Ni資源匱乏的(de)(de)(de)問題。隨著冶(ye)金(jin)技術(shu)的(de)(de)(de)發展(zhan),到20世紀六七十年(nian)代(dai)(dai),加壓冶(ye)金(jin)技術(shu)的(de)(de)(de)出(chu)現,使得常壓下在鋼中溶解度(du)很小的(de)(de)(de)N能(neng)更多地加入鋼中,目前(qian)已可以加到2.3%。N加入的(de)(de)(de)主(zhu)要作用一是顯著提升鋼的(de)(de)(de)力學性能(neng),二(er)是明顯增(zeng)加鋼耐局部(bu)腐蝕的(de)(de)(de)能(neng)力。


  Cr-Ni-Mn-N奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和Cr-Ni奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)相比(bi),最(zui)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)別是大(da)(da)(da)量地加入(ru)(ru)(ru)了合金(jin)元素(su)Mn、N,從(cong)而帶來了一(yi)系(xi)列的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)變化(hua)。N在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入(ru)(ru)(ru),之所以引起人(ren)們極大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關注,主要跟其(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)緊密相關。N在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)很(hen)(hen)多,其(qi)中(zhong)最(zui)主要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)現(xian)(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)三方(fang)面:對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)基(ji)體(ti)組織的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang);對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang);對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。研(yan)究(jiu)表(biao)(biao)明,N是非常強(qiang)(qiang)烈地形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)并穩(wen)(wen)定奧氏體(ti)且擴(kuo)大(da)(da)(da)奧氏體(ti)相區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)。據(ju)估算,1kg的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N相當于6~22kgNi。N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這種作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)使其(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)可(ke)(ke)以代(dai)替部(bu)分Ni,降(jiang)低鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)含(han)量,可(ke)(ke)以使奧氏體(ti)更(geng)穩(wen)(wen)定,防止有(you)(you)害(hai)金(jin)屬間(jian)(jian)相的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出,甚至在(zai)(zai)(zai)(zai)冷加工條(tiao)件下(xia)可(ke)(ke)避免(mian)出現(xian)(xian)馬氏體(ti)轉變。人(ren)們對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)N在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)最(zui)感興趣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)是其(qi)在(zai)(zai)(zai)(zai)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)現(xian)(xian),很(hen)(hen)多含(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和高(gao)(gao)氮(dan)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo),都是圍繞N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)這一(yi)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)開(kai)展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。N對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)力(li)學性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang),突(tu)出表(biao)(biao)現(xian)(xian)為(wei):N在(zai)(zai)(zai)(zai)顯著(zhu)提(ti)(ti)高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)強(qiang)(qiang)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時,并不(bu)(bu)降(jiang)低材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)塑、韌(ren)性(xing),這為(wei)研(yan)究(jiu)高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)高(gao)(gao)韌(ren)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)(ti)供了途徑(jing)。工業用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)表(biao)(biao)明,N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入(ru)(ru)(ru),使不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)比(bi)不(bu)(bu)含(han)N的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)提(ti)(ti)高(gao)(gao)2~3倍。此外(wai),N也提(ti)(ti)高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗蠕變、疲勞、磨損(sun)能(neng)(neng)力(li)。大(da)(da)(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗數(shu)據(ju)表(biao)(biao)明:在(zai)(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong),每(mei)加入(ru)(ru)(ru)0.10%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N,其(qi)強(qiang)(qiang)度(du)提(ti)(ti)高(gao)(gao)60~100MPa。N提(ti)(ti)高(gao)(gao)屈服強(qiang)(qiang)度(du)主要有(you)(you)四個途徑(jing):固溶強(qiang)(qiang)化(hua);晶粒尺寸(cun)效(xiao)應;形(xing)(xing)(xing)變硬化(hua);沉淀(dian)(dian)硬化(hua)。N對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)益作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)表(biao)(biao)現(xian)(xian)在(zai)(zai)(zai)(zai)耐(nai)(nai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。N對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)比(bi)較(jiao)復雜,一(yi)般認為(wei),N含(han)量在(zai)(zai)(zai)(zai)0.16%以下(xia),對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)耐(nai)(nai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)有(you)(you)益。N對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)機(ji)理主要有(you)(you):N延緩富Cr碳化(hua)物核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)和長大(da)(da)(da)過(guo)程;降(jiang)低Cr在(zai)(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing);形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)氮(dan)化(hua)鉻沉淀(dian)(dian),減少Cr的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出。相比(bi)之下(xia),N對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)點腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)益作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong)更(geng)為(wei)明顯。界(jie)面靠近金(jin)屬側的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)碳,會影(ying)響(xiang)(xiang)再鈍(dun)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)動力(li),可(ke)(ke)迅速再鈍(dun)化(hua),從(cong)而可(ke)(ke)抑制(zhi)點蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)(wen)定生長。N與(yu)其(qi)他元素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協同作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)(yong),如N可(ke)(ke)抑制(zhi)Cr、Mo等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)鈍(dun)化(hua)溶解(jie),能(neng)(neng)在(zai)(zai)(zai)(zai)局(ju)部(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)程中(zhong)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)(cheng)更(geng)具有(you)(you)抗腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)層,提(ti)(ti)高(gao)(gao)耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力(li)。


  為了(le)提(ti)高N的(de)溶(rong)解度(du),Mn元素(su)被大量加(jia)入。在(zai)節(jie)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong),Mn是(shi)非常重(zhong)要(yao)的(de)合金(jin)元素(su),其(qi)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是(shi)與強(qiang)(qiang)烈形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)元素(su)N復合加(jia)入到鋼(gang)(gang)中(zhong),以節(jie)約奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)Ni。Mn是(shi)比較(jiao)弱(ruo)的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素(su),但具有(you)強(qiang)(qiang)烈穩定奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)作(zuo)用(yong)。Cr-Ni奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong),隨著(zhu) Mn含量增加(jia)強(qiang)(qiang)度(du)提(ti)高。在(zai)無(wu)鎳(nie)的(de)Cr-Mn-N奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)低溫下會(hui)出現(xian)韌(ren)脆轉變現(xian)象。


  以Mn、N代(dai)Ni的節Ni和無(wu)Ni奧氏體不銹鋼(gang)(gang),其耐(nai)蝕性主要取決于鋼(gang)(gang)的Cr、Ni、Mo、N等元素的含量(liang),而(er)Mn的作用甚微。目前研制(zhi)成(cheng)熟的鋼(gang)(gang)種(zhong)主要有200系列(lie)。還有一些鋼(gang)(gang)種(zhong)也在廣泛研究中。