·1160 工程科学学报，第37卷，第9期 700(a间) 抗拉强度 65 700b) 650 600 600 60 550 500 55 500 延伸率 400 N质量分数0.09% 450 300 N质量分数0.12% 400 45 N质量分数0.16% 200 N质量分数020% 350 屈服强度◆ 300 100 35 0.08 0.12 0.16 0.20 0.1 0.2 0.3 0.4 05 氨质量分数% 工程应变 图5N含量对316LN固溶处理后的常规力学性能(a)及工程应力一应变曲线(b)的影响 Fig.5 Effect of N content on the strengths (a)and engineering stress-strain curves (b)of 3161N 的应力作用下才能使位错发生运动四.另一方面，N 650 60 元素造成的晶粒细化也提高了316LN的强度. 抗拉强度 600 图6为N质量分数为0.12%的316LN的力学性 58 550 能随晶粒尺寸的平方根倒数(DP)的变化趋势.从 500 延伸率 56 抗拉强度和屈服强度与D”的关系曲线的斜率计算 450 54 得出，当晶粒尺寸从33.7m下降到21.7um时，抗拉 400 强度和屈服强度分别增大2.0%和8.3%，而延伸率变 52 化不大.对比图5和图6结果表明，晶粒尺寸的细化 屈服强度 50 300 对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的 影响，N含量对316LN的强化作用主要是由固溶强化 25巩.5 0.16 0.17 0.18 造成的 D-1R/(um-) 2.1.2Cr、Mo和Ni的影响 图6N质量分数为0.12%的316LN力学性能与晶粒尺寸的关 Cr含量对316LN晶粒尺寸的影响如图7(a)所 示.不同Cr含量的316LN的平均晶粒尺寸分布在 Fig.6 Mechanical properties of 316LN with 0.12%N as a function 24~29m的较窄范围内.由图7(b)可知，随着Cr含 of grain size 量的升高，316LN的抗拉强度和屈服强度的变化范围 原子的加入仅使得Fe基固溶体的点阵常数增加 分别是613~643MPa和300~341MPa,延伸率46%~ 0.0005nm 54%.考虑到图7(b)的四个合金中N含量的波动和 每一个Mo原子的加入使得Fe基固溶体的点阵 晶粒尺寸的波动，而且四种合金仍为单一的奥氏体组 常数增加0.0031nm,因此Mo元素在316LN中可起 织，Cr含量的变化对316LN的力学性能影响不大.这 到微弱的固溶强化作用.图8(b)证明了这一点：当 是由于Cr原子与Fe原子的点阵常数相当，每一个Cr Mo质量分数从1.67%增加到3.55%时，抗拉强度和 38 70 (a) 650b) 抗拉强度 65 600 i50 500 55 延伸率 28 450 斗 26 400 45 24 350 屈服强度 300 40 20 250 15.0 15.5 16.016.517.017.5 18.0 15.015.516.016.517.017.5 铬质量分数% 铬质量分数/% 图7Cr含量对316LN的品粒尺寸(a)和力学性能(b)的影响 Fig.7 Effect of Cr content on the grain size (a)and mechanical properties (b)of 316IN工程科学学报，第 37 卷，第 9 期 图 5 N 含量对 316LN 固溶处理后的常规力学性能( a) 及工程应力--应变曲线( b) 的影响 Fig． 5 Effect of N content on the strengths ( a) and engineering stress--strain curves ( b) of 316LN 的应力作用下才能使位错发生运动［9］． 另一方面，N 元素造成的晶粒细化也提高了 316LN 的强度． 图 6 为 N 质量分数为 0. 12% 的 316LN 的力学性 能随晶粒尺寸的平方根倒数( D － 1 /2 ) 的变化趋势． 从 抗拉强度和屈服强度与 D － 1 /2 的关系曲线的斜率计算 得出，当晶粒尺寸从 33. 7 μm 下降到 21. 7 μm 时，抗拉 强度和屈服强度分别增大 2. 0% 和 8. 3% ，而延伸率变 化不大． 对比图 5 和图 6 结果表明，晶粒尺寸的细化 对 316LN 强度的影响远小于 N 含量对 316LN 强度的 影响，N 含量对 316LN 的强化作用主要是由固溶强化 造成的． 图 7 Cr 含量对 316LN 的晶粒尺寸( a) 和力学性能( b) 的影响 Fig． 7 Effect of Cr content on the grain size ( a) and mechanical properties ( b) of 316LN 2. 1. 2 Cr、Mo 和 Ni 的影响 Cr 含量对 316LN 晶粒尺寸的影响如图 7 ( a) 所 示． 不同 Cr 含 量 的 316LN 的平均晶粒尺寸分布在 24 ～ 29 μm 的较窄范围内． 由图 7( b) 可知，随着 Cr 含 量的升高，316LN 的抗拉强度和屈服强度的变化范围 分别是 613 ～ 643 MPa 和 300 ～ 341 MPa，延伸率 46% ～ 54% ． 考虑到图 7( b) 的四个合金中 N 含量的波动和 晶粒尺寸的波动，而且四种合金仍为单一的奥氏体组 织，Cr 含量的变化对 316LN 的力学性能影响不大． 这 是由于 Cr 原子与 Fe 原子的点阵常数相当，每一个 Cr 图 6 N 质量分数为 0. 12% 的 316LN 力学性能与晶粒尺寸的关 系 Fig． 6 Mechanical properties of 316LN with 0. 12% N as a function of grain size 原子的 加 入 仅 使 得 Fe 基 固 溶 体 的 点 阵 常 数 增 加 0. 0005 nm［14］． 每一个 Mo 原子的加入使得 Fe 基固溶体的点阵 常数增加 0. 0031 nm［14］，因此 Mo 元素在 316LN 中可起 到微弱的固溶强化作用． 图 8 ( b) 证明了这一点: 当 Mo 质量分数从 1. 67% 增加到 3. 55% 时，抗拉强度和 ·1160·