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Inconel690合金(以下简称690合金)以其优异的抗应力腐蚀性能，取代600合金成为理想的核电蒸汽发生器传热管材料。本文采用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜等手段系统研究了具有不同N含量的690合金的晶粒长大以及尺寸分布，室温和高温力学性能，晶界的碳化物形貌以及晶界贫铬区的影响。
研究发现N的添加对固溶处理后合金的品粒长大倾向性及晶粒尺寸分布有很大的影响。合金经热轧后固溶处理，随着N含量的增加，合金的晶粒长大倾向性明显降低。在1050℃和1080℃固溶处理时，合金的平均晶粒尺寸分别由10ppm合金的32.3μm和51.3μm减小到300ppm的17.8μm和24.2μm，但是N含量高于300ppm后合金中出现异常长大的粗大品粒，晶粒尺寸分布不均匀。当固溶温度升高到1100℃时，合金的晶粒分布重新变得均匀，晶粒异常长大的情况得到缓解。但是，N含量的增加，提高了合金中的TiN数量以及小尺寸(0-1μm)TiN所占的比例。当N含量从110ppm增加到1100ppm时，合金中的TiN的体积分数以及小尺寸(0-1μm)TiN所占的比例分别由0.026％和10％增加到0.06％和30.95％。
690合金冷轧后固溶处理，N影响合金晶粒长大倾向与热轧态的情况稍有不同。冷轧后，随着N含量的增加，冷轧态合金固溶处理后的晶粒尺寸先降低后增加。如1080℃固溶处理8min，含N为37ppm的合金的晶粒尺寸为54.6μm，300ppm的合金为14.63μm，110ppm的合金为21.24μm，而480ppm的合金为24.39μm。随着固溶时间的延长及固溶温度的升高，合金的晶粒尺寸均增加。但N含量的增加改变了固溶时间及温度对合金平均品粒尺寸的影响，结果显示N含量为300ppm的合金晶粒长大倾向性最小，即固溶温度和时间对晶粒长大的影响最弱。这与合金中TiN的数量的增加提高了合金的形变储能有关。此外，N含量的变化还可显著影响固溶处理后晶粒尺寸的分布情况，随着N含量的增加，合金中小尺寸晶粒所占的比例先增加；当N含量高于300ppm时，合金中小尺寸晶粒所占的比例降低。随N含量的增加合金中小晶粒的分布比例先增加后减少。如经1080℃固溶处理8min后，含N为37ppm的合金中1.65μm-4.48μm之间的晶粒约占2.35％，110ppm和480ppm合金中1.65μm-4.48μm之间的晶粒约占4.84％，300N合金中1.65μm-4.48μm之间的晶粒约占9.9％。
690合金固溶处理后碳化物完全溶解，在随后的时效处理过程中，碳化物在晶界析出并长大。随时效处理时间的延长，晶界碳化物尺寸变大，形貌从细小半连续演变成粗大半连续分布。同时，单位长度晶界上的碳化物颗粒密度降低，颗粒的间距先减小后增加。合金中添加N后，碳化物尺寸减小，单位晶界上析出碳化物的密度变小，间距变大，N的添加抑制了碳化物的长大。由于晶界碳化物数量和形貌的变化，N的添加对晶界的贫铬区有很大的影响，随N含量的增加，晶界的最低Cr浓度明显增加，晶界Cr贫化得到缓解。随时效时间的延长，N含量为10ppm的合金的贫铬区的最低晶界Cr浓度始终增加，而N含量为300ppm的合金的贫铬区的晶界最低Cr浓度是先降低后增加，最低Cr含量出现在时效5小时后。表明N的添加延缓了晶界Cr浓度达到最低点的时间。晶界贫铬区的宽度随时效时间的增加而变宽，但N含量较高的690合金的晶界贫铬区的宽度窄于N含量较低的合金，这与N的添加降低了Cr在合金中的扩散系数有关。
N还可起到固溶强化的作用，N的添加可以显著的提高合金的强度，同时合金的塑性没有明显损害。除了N的固溶强化的原因外，研究发现N的添加还可以影响合金的错层能，进而影响合金中的孪晶数量。随N含量的增加，合金层错能先降低，当N含量高于110ppm时合金的层错能又开始增加。当合金的N含量从10ppm增加到300ppm，合金中退火孪晶的密度也由0.03个/μm，增加到0.06个/μm，这也是合金塑性随N含量的添加仅稍有降低的重要原因之一。N的添加降低了固溶处理时间对合金强度的影响。N的添加对合金高温抗拉强度影响不大，N的添加降低了合金的断面收缩率。N含量为10ppm的合金断面收缩率最大，合金的塑性最好，这与合金中TiN夹杂物数量少有关。随着温度的升高，不同N含量的合金的断面收缩率均增加，合金的塑性变好。