3。2  高氮钢的拉伸性能 13

3。3  高氮钢的冲击韧性 15

3。4  高氮钢的疲劳性能 16

3。5  高氮钢的耐腐蚀性能 18

3。6  高氮钢用于海工紧固件的可行性分析 20

4  高氮钢的强韧化机理 23

4。1  氮的作用 23

4。2  高氮钢的层错能计算 24

4。3  高氮钢强韧化机理 25

结  论 27

致  谢 28

参 考 文 献 29

1  绪论 

1。1  高氮钢的发展

     人们对氮元素在钢中的作用的认识有一个不断深化的过程，在十九世纪，人们发现钢中少量的氮会使钢硬化，而且氮元素通常都会偏析在晶界造成脆性，钢中的氮还有可能形成氮气，在钢中引起气孔，因而氮对钢的性能有害。From+优!尔.YouErw.com 加QQ75201`8766

    而二十世纪，人们对氮在钢中的作用有了全新的认识。Andrew用小尺寸电弧炉制备了第一种含氮钢，首次研究了氮的加入对钢的性能的影响，发现氮可以强烈地稳定奥氏体组织，并对钢的力学性能有很大影响[1]。在1926年，Adcock研究了氮在Fe-Cr合金中作用，证明了氮可以提高铬钢的强度[2]。之后，Uhlig发现氮在提高钢强度的同时也提高其耐腐蚀性[3]。这些发现使人们认识到了氮在钢中的有利作用，而且氮对钢的一些性能的提高是超出人们的预料的，例如氮同时提高钢的强度和冲击韧性，而在原先的钢中，强度的提高通常会导致韧性的下降，这使材料学家可以获得同时具有高强高韧的材料。

    基于以上原因，人们对钢中氮的控制分为两个方向：在低合金钢中尽量降低钢中的氮含量；在高合金钢中尽量提高氮的含量。

在二十世纪中期，不锈钢主要为18-8系列不锈钢，由于其含有大量的镍元素，使国际镍资源的开发不断加强，同时镍的价格近年来不断上涨，绝大部分的金属镍被用于制造不锈钢。而镍在不锈钢中的主要作用是稳定奥氏体组织，因为奥氏体钢的耐腐蚀性能最好，而且塑性很好。由于氮元素在钢中对奥氏体的稳定作用远大于镍，因而含氮不锈钢获得了重视，人们提出以锰和氮来代替镍，制造廉价的不锈钢。而提高氮含量面临着很大的困难。

二十世纪八十年代，随着加压熔炼技术的提高，人们可以以相对低的成本和简单的工艺获得高的氮含量，而且在工业上获得了重大的进步。德国最先开发的高氮钢P900 由于其有高的强度和韧性，被用于大型火力发电机的护环，由于其有高的冲击韧性继而被用于装甲防护领域[4]。含氮无镍不锈钢由于有良好的耐腐蚀性能和生物相容性而被用于生物医疗领域，代替对人体有毒性的含镍不锈钢。含氮钢正在获得越来越广泛的应用。

高的氮含量通常会获得优异的性能，因而人们对高氮钢有更高的重视。高氮钢中的氮含量的高低有相对的意义，高氮钢在抗蠕变钢中指氮的质量分数为0。1%，而不锈钢中氮含量为0。9%，工具钢中氮含量则为2%。

高氮不锈钢包括高氮马氏体不锈钢、高氮奥氏体不锈钢和高氮双相不锈钢，本文中所提到的高氮钢即指高氮奥氏体不锈钢。