控制钢中氮含量的方法与效果

在马氏体铬不锈钢中，未明确提出对含氮量的控制问题。近期的研究工作和生产实践表明：以氮代碳对改善马氏体铬不锈钢的性能具有重要的作用。

1.氮对钢性能的影响

（1）提高钢的强度和韧性 氮是奥氏体形成元素，其能力与碳相同。氮能增加高温奥氏体的稳定性，减少δ铁素体数量。淬火后提高马氏体的硬度和强度，可显著改善回火钢的强度和韧性。

表3-3列出氮对Cr17钢室温硬度和冲击的影响。从表可以看出：氮在提高硬度的同时，还提高冲击韧度，这是氮强化作用区别于碳的特点。氮的强化特点，对改善马氏体铬不锈钢的力学性能具有重要的意义。

表3-3 氮对Cr17钢室温硬度和冲击的影响

（2）改善钢的耐蚀性 氮至少对马氏体铬不锈钢的耐蚀性不产生有害影响。在某些条件下，氮可以提高钢的耐蚀性。近期研究结果表明，氮能显著改善低、中、高碳马氏体铬不锈钢的耐蚀性。表3-4列出氮对马氏体铬不锈钢性能的影响。实验结果说明，提高含氮量，能提高耐点蚀性能，降低钢在质量分数为6%的氯化铁溶液中的腐蚀速度、氮对耐蚀性的提高起着有利作用。

表3-4 氮对马氏体铬不锈钢性能的影响

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2.冶炼过程钢中含氮量的控制

（1）钢中氮的加入量 由于氮能改善马氏体铬不锈钢的强度、韧性和耐蚀性，作为合金元素将逐步扩大其应用范围。根据近期的研究资料汇集，在部分马氏体铬不锈钢中，氮的加入量见表3-5。

表3-5 马氏体铬不锈钢中氮的加入量及其作用

作为合金元素，当前主要用于低、中碳铬不锈钢，以替代高碳马氏体铬不锈钢。钢中（C+N）的质量分数为0.07%～0.70%，可在较大范围内变动。合理的加入量应根据不同钢类，通过实验加以确定。

（2）准确控制钢中含氮量的操作要点 首先，对钢液增氮用高氮合金中的含氮量进行取样、分析并加以确认。冶炼含氮马氏体铬不锈钢使用氮化铬铁增氮。氮化铬铁按照含氮量分为N=3.0%～5.0%（质量分数，下同）和N=8.0%～10%两种。氮在合金中分布不均匀，使用前必须认真取样和分析含氮量。另外，含氮铬铁不能随炉料装入，应当加入到精炼后的钢液中，才能取得稳定的含氮量。

其次，炉料中铬铁是主要氮的载入者，应当预先分析含氮量。熔清后分析钢液中含氮量，作为计算含氮铬铁加入量的依据。

冶炼过程氮的回收率：全新料冶炼时为96%～100%，返回料冶炼时为100%。