表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分及其力學(xué)性能。

 在固溶處理或退火狀態(tài)下，高氮奧氏體不銹鋼的屈服強度和抗拉強度超出傳統(tǒng)鋼200％～300％。氮增加強度的原因有固溶強化、對層錯能的影響、沉淀析出強化、有序強化等。

 高氮鋼晶體結(jié)構(gòu)一個主要特點是自由電子濃度的增加，提高了原子間金屬鍵鍵合，使電子在晶體結(jié)構(gòu)中的分布更均勻。因此，位錯滑移時并不減弱或者破壞原子間結(jié)合，使材料具有高的強度和高的斷裂韌性，但氮含量高于0.5％時，因原子間金屬鍵鍵合下降而不利于韌性。

 在奧氏體鋼中，氮原子與位錯的結(jié)合能高于碳原子與位錯的結(jié)合能，而且這種結(jié)合能隨氮含量的增加而增加，因此氮原子比碳原子更能有效地阻塞位錯。

 實驗證明，氮與碳不同，其在晶界的偏析傾向不明顯，氮和晶界的親和力很弱。這可以解釋高氮鋼為何具有良好的耐晶間腐蝕性能和高溫力學(xué)性能。

 在鐵基固溶體中，氮原子與鄰近置換型合金元素傾向于金屬鍵結(jié)合，有助于短程有序，這有利于合金元素更均勻地分布，增加了奧氏體的穩(wěn)定性，抑制了沉淀析出和發(fā)生腐蝕。

 大多數(shù)試驗結(jié)果認為，奧氏體鋼中添加氮會降低層錯能。在含氮奧氏體不銹鋼的形變過程中，氮促進平面滑移，這是由于層錯能低，能阻止位錯攀移出滑移面。

 添加氮之后，會對奧氏體不銹鋼的沉淀析出行為產(chǎn)生很大的影響。通常，氮使M₂₃C₆型碳化物析出的時間變得更長，因為氮在這類碳化物中通常是不可溶的，從而推遲碳化物的形核，降低其形成速率。氮也降低碳原子和鉻原子的擴散能力，推遲碳化物的過時效，但鋼中的氮含量太高會導(dǎo)致氮化物Cr₂N的沉淀析出。

 含碳的奧氏體不銹鋼在溫度降至-269℃時，其屈服強度升高不多，而高氮鋼的屈服強度則隨溫度的降低而顯著提高。如果在23℃時含氮鋼的屈服強度較含碳鋼高出23％，則在-269℃時含氮鋼的屈服強度則較含碳鋼高出300％。因此，高氮奧氏體不銹鋼可用于制作超導(dǎo)磁體的外殼，但應(yīng)注意，高氮奧氏體不銹鋼在低溫時會出現(xiàn)韌脆轉(zhuǎn)變溫度，如果高氮奧氏體不銹鋼中加入適量的Mo和Ni則可以改善低溫時鋼的韌性，同時降低鋼的屈服強度。

 冷變形是提高奧氏體不銹鋼強度的有效手段，其效果遠高于固溶強化。冷變形對于高氮奧氏體不銹鋼的強化效果尤為顯著。例如，在Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中，在含氮1.07％和冷變形量為50％時， 可使鋼的屈服強度超過2000MPa。氮還增加鋼的形變強化率，但對鋼的形變強化指數(shù)n的影響較小。

 在奧氏體不銹鋼中加入氮可以顯著地提高奧氏體的穩(wěn)定性，有效地抑制在變形過程中a'和ε（hcp）馬氏體的形成，甚至在低溫時也不會出現(xiàn)a'馬氏體。

 在高氮奧氏體不銹鋼中的固溶氮含量可以高達約1％，當加熱溫度達到600～1050℃時，鋼變得不穩(wěn)定而析出氮化物。如果鋼中不含強氮化物形成元素Ti、Nb、V時，主要析出的是Cr₂N，有時還析出其他金屬間化合物。圖9.97為一種高氮奧氏體不銹鋼的TTP曲線。

 當全部氮原子間隙固溶于奧氏體中時，鋼顯示出良好的強度和韌性，但當有氮化物析出時，將導(dǎo)致鋼的脆性出現(xiàn)，特別是在晶界和亞晶界析出的氮化物對鋼的沖擊韌性和動態(tài)應(yīng)變的塑性十分有害，但對鋼的屈服強度和抗拉強度的影響較小。

 關(guān)于氮元素對不銹鋼耐蝕性能的影響在9.5.2、9.6.2.3等節(jié)中已有論述，但高氮奧氏體不銹鋼中氮對耐蝕性能的影響報道較少。