·1040· 北京科技大学学报 第34卷 钢PRE指数越高代表该不锈钢耐点腐蚀能力越强. 主要以间隙固溶形态存在 计算结果显示实验钢PRE指数为28.7，而316L的 (3)热等静压态的17Crl0Mn2MoN钢具有优异 PRE指数为26.39，因此实验钢耐点蚀性能优于 的强度、塑性及韧性，经过固溶处理后强度略微下 316L不锈钢.图6是316L与实验钢在3.5%NaCl 降，但塑性和韧性得到明显增加，强度明显高于 溶液中的阳极极化曲线.从图可知，实验钢的自腐 316L不锈钢. 蚀电流小于10-3A·cm2,自腐蚀电位为0.9V,耐 (4)实验钢的耐点腐蚀性能优于316L 点蚀性能明显优于316L. 101 参考文献 316L ]Cao Y L.Liu D Y,Liu SC,et al.Study of solution nitriding aus- 10 tenitic stainless steel.J Dalian Rail Inst,2005,26(4):76 (曹永录，刘德义，刘世程，等.奥氏体不锈钢固溶渗氮研究 10 大连铁道学院学报，2005,26(4)：76) 2] Zhong H L,Kuang C J,Kuang X,et al.Study and Development 10 of powder metallurgy high nitrogen stainless steel.Powder Metall md,2007,17(3):44 -0.6 -0.2 0.20.6 1.0 1.4 (钟海林，况春江，匡星，等。粉末治金高氮不锈钢的研究与发 白腐蚀电位/N 展现状.粉末治金工业，2007,17(3)：44) 图6实验钢固溶处理态点腐蚀性能测试 B]Ma Y X.Study of Structure and Ductile to Brittle Transition Princi- Fig.6 Pitting corrosion test of the tested steel after solution treatment ple of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel [Dissertation].Kun- ming:Kunming University of Science and Technology,2008 N的存在使实验钢具有优越的耐蚀性能，原因 (马玉喜.高氮奥氏体不锈钢组织结构及韧脆转变机制的研 如下：①阳极离析作用导致氯在阳极富集，由此延迟 究[学位论文].昆明：昆明理工大学，2008) 了金属的溶解，从而提高了腐蚀过程中的钝化效果； Ma Y X,Rong F,Zhou R,et al.Influence of solution treatment ②在腐蚀反应过程中，氮容易形成氨或者铵离子，导 and aging process on precipitation behavior of super-high nitrogen austenitic stainless steel.Trans Mater Heat Treat,2008,29 (3): 致体系的酸性降低，提高了钝化效果，从而使腐蚀坑 66 和腐蚀缝隙等形成钝化：③氮的存在能形成致密的 (马玉喜，荣凡，周荣，等.固溶时效对超高氮奥氏体不锈钢 氮氧化物保护层；④氮溶解后能形成亚硝酸盐或者 析出行为的影响.材料热处理学报，2008,29(3)：66) 硝酸盐，这些产物能在局部起到抑制反应作用回. 5 Vanderschaeve F,Taillard R,Foct J.Discontinuous precipitation 通过综合分析图2、图3及图5可知，氮在粉 of CraN in a high nitrogen,chromium manganese austenitic stain- less steel.J Mater Sci,1995,30(23)6035 末、热等静压态及固溶处理态中主要以间隙固溶的 Machado I F,Padiha A F.Aging behavior of 25Cr47Mn high ni- 形式存在，没有观察到有C2N析出.间隙固溶的氮 trogen duplex stainless steel.IS/J Int,2000,40(7):719 明显提高了实验钢的力学性能及耐蚀性能，因此含 ] Lee T H,Oh C S,Lee C G,et al.Precipitation of a-phase in 氮/高氮医用无镍不锈钢具有优异的力学性能和耐 high-nitrogen austenitic 18Cr-8Mn2Mo-0.9N stainless steel dur- 蚀性能以及良好的生物相容性，其作为外科植入材 ing isothermal aging.Scripta Mater,2004,50(10):1325 料具有巨大优势和广阔前景o 8] Rhodes G,Eisen W B.High nitrogen corrosion resistant auste- nitic stainless steels produced by HIP P/M processing.Mater Sci 3 结论 Forum,1999,318320:635 9] Mudali U K,Raj B.High Nitrogen Steels and Stainless Steels- (1)17Crl0Mn2MoN钢的粉末组织主要由铁素 Manufacturing:Properties and Application.Oxford:Alpha Science 体+部分奥氏体组成，经过热等静压成形后组织主 Intemational Ltd.,2004:90 要由奥氏体+部分铁素体+少量σ相组成，经过固 [10]Ren Y B,Yang K,Zhang B C,et al.Study of properties of new implantable medical stainless steel.J Funct Mater,2004,35 溶处理后组织主要由奥氏体+部分铁素组成. (Suppl):2351 (2)粉末、热等静压态及固溶处理态中 (任伊宾，杨柯，张炳春，等.新型医用无镍不锈钢性能研 17Crl0Mn2MoN钢没有观察到氮化物析出，表明氮 究.功能材料，2004,35（增刊）：2351)北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 钢 PRE 指数越高代表该不锈钢耐点腐蚀能力越强． 计算结果显示实验钢 PRE 指数为 28. 7，而 316L 的 PRE 指数 为 26. 39，因此实验钢耐点蚀性能优于 316L 不锈钢． 图 6 是 316L 与实验钢在 3. 5% NaCl 溶液中的阳极极化曲线． 从图可知，实验钢的自腐 蚀电流小于 10 － 3 A·cm － 2 ，自腐蚀电位为 0. 9 V，耐 点蚀性能明显优于 316L． 图 6 实验钢固溶处理态点腐蚀性能测试 Fig． 6 Pitting corrosion test of the tested steel after solution treatment N 的存在使实验钢具有优越的耐蚀性能，原因 如下: ①阳极离析作用导致氮在阳极富集，由此延迟 了金属的溶解，从而提高了腐蚀过程中的钝化效果; ②在腐蚀反应过程中，氮容易形成氨或者铵离子，导 致体系的酸性降低，提高了钝化效果，从而使腐蚀坑 和腐蚀缝隙等形成钝化; ③氮的存在能形成致密的 氮氧化物保护层; ④氮溶解后能形成亚硝酸盐或者 硝酸盐，这些产物能在局部起到抑制反应作用［9］． 通过综合分析图 2、图 3 及图 5 可知，氮在粉 末、热等静压态及固溶处理态中主要以间隙固溶的 形式存在，没有观察到有 Cr2N 析出． 间隙固溶的氮 明显提高了实验钢的力学性能及耐蚀性能，因此含 氮/高氮医用无镍不锈钢具有优异的力学性能和耐 蚀性能以及良好的生物相容性，其作为外科植入材 料具有巨大优势和广阔前景［10］． 3 结论 ( 1) 17Cr10Mn2MoN 钢的粉末组织主要由铁素 体 + 部分奥氏体组成，经过热等静压成形后组织主 要由奥氏体 + 部分铁素体 + 少量 σ 相组成，经过固 溶处理后组织主要由奥氏体 + 部分铁素组成． ( 2 ) 粉 末、热等静压态及固溶处理态中 17Cr10Mn2MoN 钢没有观察到氮化物析出，表明氮 主要以间隙固溶形态存在． ( 3) 热等静压态的 17Cr10Mn2MoN 钢具有优异 的强度、塑性及韧性，经过固溶处理后强度略微下 降，但塑性和韧性得到明显增加，强 度 明 显 高 于 316L 不锈钢． ( 4) 实验钢的耐点腐蚀性能优于 316L． 参 考 文 献 ［1］ Cao Y L，Liu D Y，Liu S C，et al． Study of solution nitriding aus￾tenitic stainless steel． J Dalian Railw Inst，2005，26( 4) : 76 ( 曹永录，刘德义，刘世程，等． 奥氏体不锈钢固溶渗氮研究． 大连铁道学院学报，2005，26( 4) : 76) ［2］ Zhong H L，Kuang C J，Kuang X，et al． Study and Development of powder metallurgy high nitrogen stainless steel． Powder Metall Ind，2007，17( 3) : 44 ( 钟海林，况春江，匡星，等． 粉末冶金高氮不锈钢的研究与发 展现状． 粉末冶金工业，2007，17( 3) : 44) ［3］ Ma Y X． Study of Structure and Ductile to Brittle Transition Princi￾ple of High Nitrogen Austenitic Stainless Steel［Dissertation］． Kun￾ming: Kunming University of Science and Technology，2008 ( 马玉喜． 高氮奥氏体不锈钢组织结构及韧脆转变机制的研 究［学位论文］． 昆明: 昆明理工大学，2008) ［4］ Ma Y X，Rong F，Zhou R，et al． Influence of solution treatment and aging process on precipitation behavior of super-high nitrogen austenitic stainless steel． Trans Mater Heat Treat，2008，29( 3) : 66 ( 马玉喜，荣凡，周荣，等． 固溶时效对超高氮奥氏体不锈钢 析出行为的影响． 材料热处理学报，2008，29( 3) : 66) ［5］ Vanderschaeve F，Taillard R，Foct J． Discontinuous precipitation of Cr2N in a high nitrogen，chromium manganese austenitic stain￾less steel． J Mater Sci，1995，30( 23) : 6035 ［6］ Machado I F，Padiha A F． Aging behavior of 25Cr-17Mn high ni￾trogen duplex stainless steel． ISIJ Int，2000，40( 7) : 719 ［7］ Lee T H，Oh C S，Lee C G，et al． Precipitation of σ-phase in high-nitrogen austenitic 18Cr-18Mn-2Mo-0. 9N stainless steel dur￾ing isothermal aging． Scripta Mater，2004，50( 10) : 1325 ［8］ Rhodes G O，Eisen W B． High nitrogen corrosion resistant auste￾nitic stainless steels produced by HIP P /M processing． Mater Sci Forum，1999，318-320: 635 ［9］ Mudali U K，Raj B． High Nitrogen Steels and Stainless Steels￾Manufacturing: Properties and Application． Oxford: Alpha Science International Ltd． ，2004: 90 ［10］ Ren Y B，Yang K，Zhang B C，et al． Study of properties of new implantable medical stainless steel． J Funct Mater，2004，35 ( Suppl) : 2351 ( 任伊宾，杨柯，张炳春，等． 新型医用无镍不锈钢性能研 究． 功能材料，2004，35( 增刊) : 2351) ·1040·