中國粉體網訊 高氮奧氏體鋼用廉價的氮代替貴金屬鎳來穩定鋼中奧氏體，能夠在不損害塑性和韌性的情況下，顯著提高鋼的強度，因而在許多領域都獲得了十分廣闊的發展和應用前景。高氮鋼現有的制備方法主要是熔煉法和粉末冶金法。由于高壓冶煉高氮鋼制備技術存在能耗高、設備復雜等不足，而粉末冶金生產高氮鋼的優勢在于能夠細化晶粒，可以通過非平衡方法獲得過飽和的含氮固溶體和細小沉淀相，能較為容易地獲得更高的氮含量，并可實現近終成形，另外它工藝靈活、資金投入低，因此成為當前高氮鋼制備中最有潛力的研究方向之一。
我國濰坊學院采用機械合金化、滲氮以及粉末冶金壓制-燒結工藝制備了 0Cr18Mn12Mo3N 高氮奧氏體鋼。結果表明，用機械合金化和滲氮相結合工藝獲得的近球形高氮鋼粉末，具有良好的壓縮性和成形性，在 650 MPa 壓制力下壓坯的相對密度高達 76.2%。在1250℃燒結溫度下燒結2 h可使粉末致密化過程完成，獲得相對密度為 97.2%，氮含量高達 0.80wt%的燒結體，燒結體經 1150℃×1.5 h 固溶處理水淬冷卻后獲得全部奧氏體組織，且奧氏體晶粒細小，其屈服強度和抗拉強度分別達到 598 MPa 和 882 MPa，顯著優于傳統粉末冶金高氮奧氏體鋼。
他們采用的工藝路線如下：首先將適量 Cr-Fe 粉、Mo 粉和 Mn 粉混合，進行 2 h 球磨，目的是細化粉末顆粒，使得在隨后滲氮時氮在粉末中的擴散距離得以縮短，并增加氮的固溶度。檢測表明：絕大部分顆粒尺寸降至 20～40μm 之間，同時原始粉末中許多細小顆粒在球磨后消失，說明球磨使得錳、鉬等元素固溶進了 Fe-Cr 中，實現了部分合金化。然后將上述粉末在 1000℃下流動氮氣中滲氮 1 h，獲得氮含量很高的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 復合粉末。檢測表明，所獲粉末的氮含量很高，這是因為粉末滲氮后形成了大量的氮化物，這些硬脆氮化物的存在使得粉末具有很大脆性，容易破碎成很多細小顆粒。隨后將此高氮復合粉末添加純 Fe 粉配置到合金名義成分，并繼續球磨3 h，在此過程中較軟的Fe 粉會比較均勻地包覆在較硬的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 粉末表面，形成近球形的包覆粉末，這種粉末具有良好的流動性和塑性，有利于壓制成形。檢測表明，在此球磨過程中，硬脆的氮化物顆粒發生細化破碎，而延性好的鐵粉顆粒在機械力作用下發生變形、加工硬化、斷裂，最后比較均勻地冷焊在較硬的氮化物顆粒的表面，形成較細的多層狀近球形的復合包覆粉末。上述試驗在振動型高能球磨機上進行，球磨前抽真空充氮氣保護以防氧化；在球磨粉末中加入 1% 的硬脂酸鋅潤滑劑。球磨結束后在一定壓力下冷壓，然后在流動氮氣下燒結致密化，最后對燒結試樣進行 1150℃×1.5 h 固溶處理后水淬冷卻。試驗表明，最佳燒結工藝條件為流動氮氣下1250 ℃燒結2 h，燒結方式以液相燒結為主，燒結體相對密度達97.2%，組織由單一的奧氏體晶粒組成，沒有脆性氮化物析出，氮含量高達0.80wt%。
我國濰坊學院采用機械合金化、滲氮以及粉末冶金壓制-燒結工藝制備了 0Cr18Mn12Mo3N 高氮奧氏體鋼。結果表明，用機械合金化和滲氮相結合工藝獲得的近球形高氮鋼粉末，具有良好的壓縮性和成形性，在 650 MPa 壓制力下壓坯的相對密度高達 76.2%。在1250℃燒結溫度下燒結2 h可使粉末致密化過程完成，獲得相對密度為 97.2%，氮含量高達 0.80wt%的燒結體，燒結體經 1150℃×1.5 h 固溶處理水淬冷卻后獲得全部奧氏體組織，且奧氏體晶粒細小，其屈服強度和抗拉強度分別達到 598 MPa 和 882 MPa，顯著優于傳統粉末冶金高氮奧氏體鋼。
他們采用的工藝路線如下：首先將適量 Cr-Fe 粉、Mo 粉和 Mn 粉混合，進行 2 h 球磨，目的是細化粉末顆粒，使得在隨后滲氮時氮在粉末中的擴散距離得以縮短，并增加氮的固溶度。檢測表明：絕大部分顆粒尺寸降至 20～40μm 之間，同時原始粉末中許多細小顆粒在球磨后消失，說明球磨使得錳、鉬等元素固溶進了 Fe-Cr 中，實現了部分合金化。然后將上述粉末在 1000℃下流動氮氣中滲氮 1 h，獲得氮含量很高的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 復合粉末。檢測表明，所獲粉末的氮含量很高，這是因為粉末滲氮后形成了大量的氮化物，這些硬脆氮化物的存在使得粉末具有很大脆性，容易破碎成很多細小顆粒。隨后將此高氮復合粉末添加純 Fe 粉配置到合金名義成分，并繼續球磨3 h，在此過程中較軟的Fe 粉會比較均勻地包覆在較硬的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 粉末表面，形成近球形的包覆粉末，這種粉末具有良好的流動性和塑性，有利于壓制成形。檢測表明，在此球磨過程中，硬脆的氮化物顆粒發生細化破碎，而延性好的鐵粉顆粒在機械力作用下發生變形、加工硬化、斷裂，最后比較均勻地冷焊在較硬的氮化物顆粒的表面，形成較細的多層狀近球形的復合包覆粉末。上述試驗在振動型高能球磨機上進行，球磨前抽真空充氮氣保護以防氧化；在球磨粉末中加入 1% 的硬脂酸鋅潤滑劑。球磨結束后在一定壓力下冷壓，然后在流動氮氣下燒結致密化，最后對燒結試樣進行 1150℃×1.5 h 固溶處理后水淬冷卻。試驗表明，最佳燒結工藝條件為流動氮氣下1250 ℃燒結2 h，燒結方式以液相燒結為主，燒結體相對密度達97.2%，組織由單一的奧氏體晶粒組成，沒有脆性氮化物析出，氮含量高達0.80wt%。
