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传统奥氏体不锈钢以镍元素来稳定奥氏体,镍元素成本高,且与人体存在生物相容性,这对奥氏体不锈钢的应用造成了一定的限制。人们通过研究发现,氮元素是强烈的奥氏体稳定化元素,它可以取代镍来稳定不锈钢中的奥氏体。现在,不锈钢中通常采用氮元素取代镍元素来稳定奥氏体,这样获得的含氮奥氏体不锈钢比传统奥氏体不锈钢具有更高的强度、韧性和耐腐蚀性能。因此,含氮不锈钢的开发与应用成为了目前材料领域研究的焦点之一。目前,不锈钢增氮的主要方法有固相渗氮和液相渗氮,它们在工业化生产中都存在一定的不足。因此,本研究采用一种新型的工艺方法向不锈钢中增氮。本研究结合固相渗氮能有效增加不锈钢中的氮含量和常压下液相渗氮能实现规模化生产特点,将熔炼温度降至糊状区(固/液两相区),在氮气氛下保温一定时间,从而实现向不锈钢中增氮。本文主要研究内容及结果如下所示:(1)本文以Mn18Cr18N不锈钢为研究材料,采用糊状区保温工艺,实现了向不锈钢中的增氮。当氮气压力为0.1MPa时,不锈钢在糊状区温度1365℃下分别保温0min,5min,10min,20min,测得其氮含量分别为0.161%,0.197%,0.279%,0.384%,即随着糊状区保温时间增加,不锈钢中氮含量增加。(2)观察了不同氮含量不锈钢的显微组织,结果表明随着氮含量增加,不锈钢组织中铁素体含量减少,奥氏体含量增加,即氮能够稳定不锈钢中的奥氏体组织。(3)对熔炼后不锈钢铸锭中缩孔和气孔进行了研究,分析了缩孔和气孔形成的机理。研究了糊状区保温时间对缩孔和气孔的影响规律,其结果为随着糊状区保温时间增加,缩孔率减少,而气孔率变化无明显规律。(4)研究了组织中气孔的大小和位置,随着糊状区保温时间增加,气孔尺寸减小,数量增加,整体气孔率变化不大,组织中气孔主要集中在奥氏体组织中。(5)含氮不锈钢进行了压缩实验,压缩真应力-真应变曲线显示压缩过程中主要存在弹性变形阶段和塑性变形阶段。随着氮含量增加,不锈钢屈服强度增加,而加工硬化指数无基本不变。(6)含氮不锈钢进行浸泡实验和电化学实验分别测试其耐均匀腐蚀性能和耐点蚀性能,其结果为随着氮含量增加,不锈钢耐均匀腐蚀性能和耐点蚀性能增加。