氮对316L不锈钢管力学性能方面的影响

氮在316L不锈钢管的作用除了替代局部贵重金属镍外，主要是在不损伤钢的塑性和韧性的前提下，显著进步钢的强度。氮对316L不锈钢管的强化优势如图所示。目前关于氮的强化作用主要包括间隙固溶强化，晶界强化，析出强化。

能够看出氮和碳在钢中主要以间隙原子方式存在，但在不同的晶格中占领不同的位置。在体心立方晶格中占领四面体间隙位置，在面心立方晶格中占领八面体间隙位置。由于316L不锈钢管的晶格构造为面心立方晶格，因而氮和碳在奥氏体中主要存在于八面体间隙位置。

与碳相比氮原子半径固然较小，但氮在316L不锈钢管的晶格中能够产生更大的晶格收缩，使位错运动的阻力增大，强度增加。有研讨标明，在300系列不锈钢管中参加0.1%的氮元素，奥氏体基体畸变应力增加3.3倍，室温强度进步约60MP~100MP。另一方面，氮原子对位错也有激烈的钉扎作用。这是由于氮原子与位错的分离焓较高；再者氮原子与位错之间也存在静电的互相作用，由于位错的中心由于短少自在电子，而带正电荷，氮原子左近由于自在电子较多，带负电荷。这使得氮原子与位错之间发作静电吸收作用，强化效应增加。氮还能够使原子间电子交流的方向性降低，使电子在晶体构造内的散布更平均，更利于氮的弥散强化。此外，由于电子交流方向性降低，原子键合在位错滑移过程中并未削弱或遭到毁坏，所以氮合金化后的316L不锈钢管仍具有较高的断裂韧性。

氮以合金元素方式参加到316L不锈钢管中时可以产生晶界强化。是由于氮会降低钢中原子的堆垛层错能，使钢中位错滑移平面化，能有效地阻止位错攀移出滑移面，增大了晶界对位错的障碍作用。

氮对316L不锈钢管晶界强化效应随着氮含量的增加而增加，且温度越低强化效应越明显。钢的力学性能与其热力学稳定性有较大关系。氮参加到316L不锈钢管中时能够进步钢的热力学稳定性，进而改善钢的力学性能。这与氮改动316L不锈钢管的沉淀析出行为有关，316L不锈钢管在高温时效时会有碳化物、金属间相及其他化合物的析出。而钢中参加氮元素后，氮在碳化物中的不溶性招致了氮能够推延钢中碳化物的形核，进而使其沉淀析出时间增长。另外，氮还能够使碳化物中的析出相与基体失配，界面能减小，继而到达细化析出相的目的。氮能够抑止金属间相构成是与氮能够进步钢中铬和钼的溶解度有关。

氮能够使316L不锈钢管的耐磨性能进步。这是由于氮在钢中含量过高时会有氮化物析出，但这种析出会使钢的塑性和耐腐蚀性能降低。如今人们应用离子外表注入改性技术得到的外表高氮层，能够在不损伤塑性和抗腐蚀性能的前提下，进步其耐磨性能。这可能是由于注入的氮原子缀饰位错或进入固熔体产生固熔强化，进步了钢的耐磨性能。