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氮在316L不锈钢管的作用除了代替部分贵重金属镍外，主要是在不损害钢的塑性和韧性的前提下，显著提高钢的强度。氮对316L不锈钢管的强化优势如图所示。目前关于氮的强化作用主要包括间隙固溶强化，晶界强化，析出强化。 可以看出氮和碳在钢中主要以间隙原子形式存在，但在不同的晶格中占据不同的位置。在体心立方晶格中占据四面体间隙位置，在面心立方晶格中占据八面体间隙位置。由于316L不锈钢管的晶格结构为面心立方晶格，因此氮和碳在奥氏体中主要存在于八面体间隙位置。 与碳相比氮原子半径虽然较小，但氮在316L不锈钢管的晶格中可以产生更大的晶格膨胀，使位错运动的阻力增大，强度增加。有研究表明，在300系列不锈钢管中加入0.1%的氮元素，奥氏体基体畸变应力增加3.3倍，室温强度提高约60MP~100MP。另一方面，氮原子对位错也有强烈的钉扎作用。这是由于氮原子与位错的结合焓较高；再者氮原子与位错之间也存在静电的相互作用，因为位错的核心由于缺少自由电子，而带正电荷，氮原子附近由于自由电子较多，带负电荷。这使得氮原子与位错之间发生静电吸引作用，强化效应增加。氮还可以使原子间电子交换的方向性降低，使电子在晶体结构内的分布更均匀，更利于氮的弥散强化。此外，由于电子交换方向性降低，原子键合在位错滑移过程中并未减弱或受到破坏，所以氮合金化后的316L不锈钢管仍具有较高的断裂韧性。
316不锈钢管在不同温度下（23，100，200，300，400℃）的硬度试样在光学显微镜下的图片，其压痕长度分别为297.417，308.197，321.790，330.572，353.859mm。将压痕长度值代入维氏硬度计算公式计算相应温度下的维氏硬度。维氏硬度的计算公式如下：HV＝0.102×FS＝0.102×2Fsinα／2d2其中：F为负荷（N）；S为压痕面积（mm2）；α为压头相对面夹角136°；d为平均压痕对角线长度（mm）。 表2为316不锈钢管在不同温度下的维氏硬度值，可以看出，随温度的不断升高，316钢的硬度值逐渐降低。当温度由室温升至200℃时硬度下降速率较快；当温度由200℃升至400℃时硬度的下降速率变缓。整体来看，316不锈钢管在升温过程中硬度值逐渐减小，表明316不锈钢管随温度的升高其结构组织逐渐变软。 为了对316不锈钢管的基体组织进行分析，采用金相显微镜对其进行组织观察。图5为通过金相实验观察到的316L不锈钢管的组织形貌。图中黑色部分晶界较直，呈多规则多边形，为奥氏体成分。白色部分呈块状，晶界比较圆滑，为铁素体成分，增强奥氏体不锈钢管的抗裂和耐晶间腐蚀能力。因此，316不锈钢管试样的基体组织由奥氏体组成，并含有一定含量的铁素体。
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