高氮鋼是近年來隨著冶金科技進步出現的一種新型工程材料。著名的高氮鋼專家Speidel認為，根據氮在奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)中的含量，可將含氮奧氏體不銹鋼(gang)分為控氮型（氮含量0.05%~0.10%①)、中氮型（氮含量0.10%~0.40%)和高氮型（氮含量在0.40%以上），而鐵素體、馬氏體不銹鋼中的氮含量大于0.08%時，便可稱為高氮鋼。1995年Rashev提出了更為貼切的定義：“高氮鋼”是指材料中的實際氮含量超過了在常壓下（0.1MPa,1600℃)制備材料所能達到的極限值的鋼。同時，研究者也通常把氮含量超過0.40%的奧氏體不銹鋼稱為“高氮鋼”。由于氮元素主要應用在不銹鋼中，因此“高氮鋼”也稱為“高氮不銹鋼”。

1. 組(zu)織(zhi)細小(xiao)

   在(zai)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼中，氮(dan)(dan)(dan)能夠(gou)阻礙晶界遷(qian)移，細化晶粒，也能顯著擴大奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相區，抑制或延緩金(jin)屬間相的析出(chu)。在(zai)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼中，氮(dan)(dan)(dan)能抑制鋼中粗大碳(tan)化物的析出(chu)，促進彌(mi)散細小氮(dan)(dan)(dan)化物的形(xing)成。此外(wai)，固溶氮(dan)(dan)(dan)和含氮(dan)(dan)(dan)析出(chu)相能夠(gou)釘(ding)扎晶界，細化原始奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶粒。

2. 高強(qiang)韌性

   固溶氮能(neng)(neng)引(yin)發晶(jing)格畸(ji)變(bian)(bian)，產生固溶強(qiang)(qiang)化(hua)作用；含(han)氮析出相能(neng)(neng)細化(hua)晶(jing)粒并(bing)阻礙位(wei)錯(cuo)滑(hua)移(yi)，起到(dao)細晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)和(he)析出強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)作用。氮還(huan)能(neng)(neng)提高不(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)自由(you)電子(zi)的(de)(de)密度，釘扎位(wei)錯(cuo)，增強(qiang)(qiang)晶(jing)格摩(mo)擦應(ying)力(li)(li)，提高細晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)效果。此(ci)(ci)外，在奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)，氮能(neng)(neng)促進(jin)位(wei)錯(cuo)的(de)(de)平(ping)面滑(hua)移(yi)，增強(qiang)(qiang)其加工硬化(hua)能(neng)(neng)力(li)(li)，提高均勻變(bian)(bian)形能(neng)(neng)力(li)(li)及流(liu)變(bian)(bian)應(ying)力(li)(li)；在馬氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)，氮能(neng)(neng)提高殘余奧(ao)氏體(ti)含(han)量及其穩定(ding)性(xing)(xing)，增強(qiang)(qiang)抵抗裂紋擴展(zhan)的(de)(de)能(neng)(neng)力(li)(li)，提高其沖擊韌(ren)性(xing)(xing)。因(yin)此(ci)(ci)，高氮不(bu)(bu)(bu)銹鋼具有較高的(de)(de)強(qiang)(qiang)韌(ren)性(xing)(xing)。

3. 高耐蝕(shi)性

   固溶氮可(ke)以(yi)消耗點蝕坑(keng)中(zhong)的(de)(de)(de)H+,改(gai)(gai)善局部腐(fu)蝕環境，促(cu)(cu)進(jin)點蝕坑(keng)的(de)(de)(de)再鈍(dun)化。氮能(neng)(neng)促(cu)(cu)進(jin)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鈍(dun)化膜(mo)中(zhong)鉻(ge)與鉬(mu)的(de)(de)(de)富集，同時(shi)促(cu)(cu)進(jin)鈍(dun)化膜(mo)及其(qi)與金屬(shu)基體間氮化物(wu)的(de)(de)(de)形(xing)成，從而(er)改(gai)(gai)善鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)(de)質量(liang)并降低(di)缺陷密度，提(ti)高(gao)其(qi)穩(wen)定性(xing)和對基體的(de)(de)(de)保護能(neng)(neng)力。氮能(neng)(neng)抑制粗(cu)大富鉻(ge)碳化物(wu)的(de)(de)(de)析出(chu)，減輕不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)基體的(de)(de)(de)貧鉻(ge)，從而(er)降低(di)富鉻(ge)碳化物(wu)析出(chu)對耐蝕性(xing)的(de)(de)(de)不(bu)利影響。此外，氮還能(neng)(neng)與鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)鉬(mu)元素(su)協同改(gai)(gai)善不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)(neng)。

4. 抗疲勞性能優異

   氮(dan)(dan)作為強奧氏(shi)體穩定元(yuan)素，能抑制循環應變(bian)過程(cheng)(cheng)中形(xing)變(bian)誘(you)導馬氏(shi)體的(de)(de)生(sheng)成(cheng)。此外，氮(dan)(dan)在(zai)不(bu)銹鋼中能促進(jin)(jin)短程(cheng)(cheng)有(you)序的(de)(de)形(xing)成(cheng)，進(jin)(jin)而(er)(er)促進(jin)(jin)位錯的(de)(de)平面(mian)滑(hua)移，增(zeng)加位錯滑(hua)移的(de)(de)可逆(ni)性(xing)，降(jiang)低裂(lie)尖(jian)應力集中程(cheng)(cheng)度及塑(su)性(xing)累積水平，同時使裂(lie)紋發生(sheng)偏(pian)折，促進(jin)(jin)裂(lie)紋的(de)(de)閉(bi)合效應，從而(er)(er)延(yan)緩疲(pi)(pi)勞裂(lie)紋的(de)(de)擴展。針對高(gao)氮(dan)(dan)馬氏(shi)體不(bu)銹鋼，氮(dan)(dan)能抑制粗(cu)大(da)碳化物在(zai)原始(shi)奧氏(shi)體晶界和馬氏(shi)體板條界析出，改善組織的(de)(de)均勻性(xing)，從而(er)(er)增(zeng)強其接觸疲(pi)(pi)勞性(xing)能。

5. 硬(ying)度高、耐磨(mo)性好(hao)

   氮的固(gu)溶強化(hua)、細晶強化(hua)和(he)析(xi)出強化(hua)，能顯(xian)著(zhu)提(ti)高不銹(xiu)鋼的硬(ying)度。在提(ti)高不銹(xiu)鋼硬(ying)度的基(ji)礎上，氮也能提(ti)高其(qi)加(jia)工硬(ying)化(hua)能力，從而增強其(qi)耐磨損性能。

6. 抗氫脆(cui)性能好

   氮具(ju)有(you)強穩定(ding)奧氏體(ti)的作用，能抑(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)誘導馬氏體(ti)相(xiang)變；能抑(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)外(wai)加(jia)應(ying)力(li)作用下向晶格膨脹(zhang)區(qu)的遷移，使該區(qu)域(yu)難以達到微(wei)裂(lie)紋產生及(ji)生長所需的臨界氫(qing)(qing)(qing)濃度，從(cong)而抑(yi)制(zhi)(zhi)裂(lie)紋的形成；減緩(huan)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼中的擴(kuo)散(san)，抑(yi)制(zhi)(zhi)裂(lie)紋擴(kuo)展。此外(wai)，氮還能增加(jia)氫(qing)(qing)(qing)在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼中的固溶度，從(cong)而降低不(bu)銹(xiu)鋼的氫(qing)(qing)(qing)脆敏感性(xing)。

7. 生物相容性優異

   高(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)是(shi)一種以(yi)氮(dan)代鎳的(de)(de)材料(liao)，能避免鎳離子溶(rong)出引起的(de)(de)人體過敏反應(ying)。氮(dan)加入生物(wu)醫用不銹鋼(gang)中，能促進細胞增殖(zhi)，避免炎癥出現，具(ju)有優異的(de)(de)組織相容性。同時，提(ti)高(gao)(gao)氮(dan)含量(liang)能減小不銹鋼(gang)表面(mian)與血液的(de)(de)接觸角，提(ti)高(gao)(gao)表面(mian)的(de)(de)色散力分量(liang)，提(ti)升抗(kang)血小板黏(nian)附能力，延長(chang)動(dong)態(tai)凝血初凝時間，大幅度(du)降低血栓形成風險，使(shi)高(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)具(ju)有優異的(de)(de)血液相容性。

8. 低磁導率

   氮作為(wei)一種強(qiang)奧(ao)(ao)氏體(ti)形(xing)成(cheng)和穩定化元素，能顯著擴大奧(ao)(ao)氏體(ti)相區并穩定奧(ao)(ao)氏體(ti)組織，從而使高(gao)氮奧(ao)(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)保持低(di)的(de)磁導率。