The diffusion of nitrogen in an austenitic stainless steel

Abstract

The diffusion coefficient of nitrogen in 20%Cr–25%Ni austenitic stainless steel has been deduced using a flux measurement technique. The values obtained have been confirmed by gravimetric measurements. In the temperature range 1200–1325 K the diffusion coefficient is given by the relationship

<disp-formula><mml:math display='block'><mml:semantics><mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.18</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>4</mml:mn></mml:msup><mml:mi>exp</mml:mi><mml:mo></mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>3.16</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.05</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mn>10</mml:mn></mml:mrow><mml:mn>5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mtext>cm</mml:mtext></mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup><mml:msup><mml:mtext>s</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>−</mml:mo><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:annotation encoding='MathType-MTEF'></mml:annotation></mml:semantics></mml:math></disp-formula>

where R has the units J mol⁻¹ K⁻¹. Despite the unusually high activation energy the results of the present work have been successfully used to optimize the outgassing of 20/25 steel at 1420 K. The extrapolated value of the diffusion coefficient has proved to accord with the outgassing process at the elevated temperature.