高氮奧氏體鋼用廉價(jià)的氮代替貴金屬鎳來(lái)穩(wěn)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(qiáng)度，因而在許多領(lǐng)域都獲得了十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。高氮鋼現(xiàn)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(shù)存在能耗高、設(shè)備復(fù)雜等不足，而粉末冶金生產(chǎn)高氮鋼的優(yōu)勢(shì)在于能夠細(xì)化晶粒，可以通過(guò)非平衡方法獲得過(guò)飽和的含氮固溶體和細(xì)小沉淀相，能較為容易地獲得更高的氮含量，并可實(shí)現(xiàn)近終成形，另外它工藝靈活、資金投入低，因此成為當(dāng)前高氮鋼制備中最有潛力的 研究 方向之一。
我國(guó)濰坊學(xué)院采用機(jī)械合金化、滲氮以及粉末冶金壓制-燒結(jié)工藝制備了 0Cr18Mn12Mo3N 高氮奧氏體鋼。結(jié)果表明，用機(jī)械合金化和滲氮相結(jié)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(duì)密度高達(dá) 76.2%。在1250℃燒結(jié)溫度下燒結(jié)2 h可使粉末致密化過(guò)程完成，獲得相對(duì)密度為 97.2%，氮含量高達(dá) 0.80wt%的燒結(jié)體，燒結(jié)體經(jīng) 1150℃×1.5 h 固溶處理水淬冷卻后獲得全部奧氏體組織，且?jiàn)W氏體晶粒細(xì)小，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到 598 MPa 和 882 MPa，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)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(jìn)行 2 h 球磨，目的是細(xì)化粉末顆粒，使得在隨后滲氮時(shí)氮在粉末中的擴(kuò)散距離得以縮短，并增加氮的固溶度。檢測(cè)表明：絕大部分顆粒尺寸降至 20～40μm 之間，同時(shí)原始粉末中許多細(xì)小顆粒在球磨后消失，說(shuō)明球磨使得錳、鉬等元素固溶進(jìn)了 Fe-Cr 中，實(shí)現(xiàn)了部分合金化。然后將上述粉末在 1000℃下流動(dòng)氮?dú)庵袧B氮 1 h，獲得氮含量很高的 Cr-Mo-Mn-Fe-N 復(fù)合粉末。檢測(cè)表明，所獲粉末的氮含量很高，這是因?yàn)榉勰B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(xì)小顆粒。隨后將此高氮復(fù)合粉末添加純 Fe 粉配置到合金名義成分，并繼續(xù)球磨3 h，在此過(guò)程中較軟的Fe 粉會(huì)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(dòng)性和塑性，有利于壓制成形。檢測(cè)表明，在此球磨過(guò)程中，硬脆的氮化物顆粒發(fā)生細(xì)化破碎，而延性好的鐵粉顆粒在機(jī)械力作用下發(fā)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(xì)的多層狀近球形的復(fù)合包覆粉末。上述試驗(yàn)在振動(dòng)型高能球磨機(jī)上進(jìn)行，球磨前抽真空充氮?dú)獗Ｗo(hù)以防氧化；在球磨粉末中加入 1% 的硬脂酸鋅潤(rùn)滑劑。球磨結(jié)束后在一定壓力下冷壓，然后在流動(dòng)氮?dú)庀聼Y(jié)致密化，最后對(duì)燒結(jié)試樣進(jìn)行 1150℃×1.5 h 固溶處理后水淬冷卻。試驗(yàn)表明，最佳燒結(jié)工藝條件為流動(dòng)氮?dú)庀?250 ℃燒結(jié)2 h，燒結(jié)方式以液相燒結(jié)為主，燒結(jié)體相對(duì)密度達(dá)97.2%，組織由單一的奧氏體晶粒組成，沒(méi)有脆性氮化物析出，氮含量高達(dá)0.80wt%。
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