近年來，氮用做合金元素日益受到重視，特別是對于不銹鋼加氮問題，已進行了大量研究。氮對不銹鋼基體組織的影響和作用，主要是在對其組織、力學性能和耐蝕性方面，其有益作用在本章前面部分已有闡述。目前控氮型和中氮型不銹鋼在常壓冶煉技術條件下就可以完成，成本優勢顯著。主要方法是：
①. 在熔煉過程中將FeCrN、CrN、MnN或Si3N4等中間合金加入到熔池中，以調整合金成分；
②. 向AOD熔池底吹氮。
20世紀80年代以來，隨著冶金技術的進步及人們深入研究了Cr、Mn等主要元素對氮溶解度的影響規律之后，才逐漸開發出各種高氮奧氏體不(bu)銹鋼。近年來，超導技術的發展對低溫無磁材料需求的升溫，以及作為化工和能源開發材料用高強度不銹鋼需求量的不斷增長，進一步促進了高氮高強度不銹鋼的研制和發展。雖然人們對高氮鋼（包含高氮不銹鋼，以下同）已有大量研究，但“高氮鋼”的定義尚無統一認識。許多學者認為，奧氏體基體的氮含量大于0.4％或鐵素體基體中的氮含量大于0.08％的鋼是高氮鋼。
制(zhi)備高氮(dan)鋼的(de)(de)主要技(ji)術(shu)問題是如(ru)何使熔體中得(de)到高質量分數的(de)(de)氮(dan)，以及如(ru)何防止其在凝固過程(cheng)中的(de)(de)逸出問題。
目前，制(zhi)備高(gao)氮(dan)(dan)鋼大體分為氮(dan)(dan)氣加壓(ya)熔(rong)煉法(fa)、粉末冶金法(fa)和表面滲氮(dan)(dan)法(fa)。氮(dan)(dan)氣加壓(ya)熔(rong)煉法(fa)經過(guo)多(duo)年(nian)發展，現已(yi)成(cheng)功開發出的高(gao)氮(dan)(dan)鋼加壓(ya)技術，主(zhu)要有加壓(ya)感應熔(rong)煉法(fa)（PIM）、加壓(ya)電(dian)(dian)渣重熔(rong)法(fa)（PESR）、加壓(ya)等離子熔(rong)煉法(fa)（PARP）、加壓(ya)電(dian)(dian)弧渣重熔(rong)（ASRP）等。
加壓(ya)感應熔(rong)煉法是(shi)把真空感應爐變成高壓(ya)感應熔(rong)煉設備，一般(ban)熔(rong)化時壓(ya)力達(da)到大約1MPa，這對于(yu)分批(pi)生產100kg金屬是(shi)合適的。
加(jia)壓電渣(zha)重熔(rong)法是目前商業生產高氮(dan)鋼的(de)有效方法。1980年德國Krupp公(gong)司(si)建(jian)成世界第(di)一(yi)臺(tai)16t高壓電渣(zha)爐。1988年德國VSG公(gong)司(si)又建(jian)成20t高壓電渣(zha)爐，如圖9.94所示，熔(rong)煉室運行壓力可達(da)4.2MPa，生產鑄錠的(de)直徑為430~1000mm。爐子(zi)(zi)(zi)有密(mi)封滑動導電系統，固定圓(yuan)柱銅模位于下部，氮(dan)以氮(dan)化物(wu)粒子(zi)(zi)(zi)形式與脫氧(yang)劑(ji)連續加(jia)入。該爐已(yi)成功生產了用(yong)做發電機轉(zhuan)子(zi)(zi)(zi)護環的(de)P900N鋼。
烏克蘭、俄羅斯、德國(guo)等國(guo)家的(de)一些研究(jiu)所及公(gong)司開發了工業化的(de)加壓等離子電(dian)弧(hu)(hu)重熔(rong)技術(shu)。在等離子弧(hu)(hu)中，氮被(bei)分(fen)離成原子供給(gei)液態金(jin)屬，提高了金(jin)屬的(de)吸氮率。研究(jiu)表明，在含氮氣氛中進行(xing)等離子弧(hu)(hu)重熔(rong)是(shi)冶煉高氮鋼時用(yong)氮合金(jin)化的(de)一種有效的(de)方法，已(yi)穩定地生產出錠重達(da)3.4噸的(de)高氮奧氏(shi)體不銹鋼錠。
國內(nei)外采用粉末冶金法(fa)生產高氮不銹鋼(gang)的主(zhu)要方式：
①. 先制取高氮不銹鋼粉末，然后采用模壓燒結、粉末軋制、熱等靜壓等粉末冶金成形方式制備高氮不銹鋼制品；
②. 將一般不銹鋼粉通過模壓成形、注射成形等方式加工成生坯后，在燒結過程中進行滲氮處理。
在0.101MPa（1atm）下，氮在α-Fe、δ-Fe、γ-Fe及液態鐵中的溶解度如圖9.95所示。氮在α-Fe、δ-Fe中的溶解度遠低于在γ-Fe中的溶解度。在1873K時，氮在液態鐵中的溶解度只有0.045％。根據Sievert規律，鋼液中的氮含量與氮氣壓力的平方根成正比，鋼液中氮的溶解度隨氮氣壓力的增加而增加。因此，商業用高氮不銹鋼粉末首先在氮氣氣氛中進行高壓熔煉，以提高鋼液中的氮含量。在純鐵、Fe-Cr合金、Fe-Mn-Cr合金凝固期間會形成δ-Fe，在其形成范圍內，氮的溶解度降低到低于液態的平衡溶解度，成為鋼錠產生縮孔的原因。增加壓力，有可能避免Fe-Mn-Cr合金中形成δ-Fe相區，可以保證鋼中的氮含量且不會出現縮孔。在一般Cr-Ni不銹鋼中沒有8-Fe相區，采用氮合金化沒有縮孔問題，凝固期間也不需要壓力。
根據不同(tong)合(he)金元(yuan)素(su)對氮在(zai)鋼液中(zhong)溶解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)的(de)研(yan)究表明(ming)，Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mn、Mo等元(yuan)素(su)（按由(you)強到弱順序）可以用來增(zeng)加不銹(xiu)鋼中(zhong)氮的(de)溶解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)。Ti、Zr、V、Nb等元(yuan)素(su)有(you)很(hen)強的(de)形(xing)成氮化(hua)物的(de)趨勢，Cr也能顯著提高氮在(zai)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)溶解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)，其形(xing)成氮化(hua)物的(de)趨勢較(jiao)小(xiao)。Mn在(zai)許多不銹(xiu)鋼中(zhong)用來增(zeng)加氮的(de)溶解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)，且(qie)價格較(jiao)低。Cu、Ni、Si、B等元(yuan)素(su)則降低氮在(zai)鋼液中(zhong)的(de)溶解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)。
用高壓氮氣作為霧化氣將熔體破碎成粉末，通過快速凝固使熔融金屬液中的氮不致析出，最終獲得高氮鋼粉，采用此技術可制備氮含量達1.0％的不銹鋼粉末。利用熱等靜壓（HIP）技術可將高氮奧氏體鋼粉末制成高氮奧氏體耐蝕不銹鋼制品，可以達到99％～100％的相對密度，具有良好的力學性能和耐蝕性能。用此方法已生產出北海油田海下及海面平臺上的部件，如法蘭盤、接頭、閥體等，有的閥體重達2t。目前，HIP技術在粉末冶金高氮不銹鋼中的應用是非常廣泛和有效的。由于鐵素體不(bu)銹鋼中的氮溶解度低，用HIP方法生產高氮鐵素體不銹鋼需要更高的壓力。
固態滲氮有多種方(fang)法(fa)，如機械合金(jin)化、燒結(jie)滲氮等。
高氮不銹鋼粉末的成形(xing)技術(shu)(shu)除了(le)上述(shu)熱等(deng)靜(jing)壓技術(shu)(shu)外，還可以采用粉末注射成形(xing)、燒結-自(zi)由鍛(duan)造、爆炸(zha)成形(xing)等(deng)。
粉末注射成形（metal injection moulding，MIM）工(gong)(gong)藝是(shi)把金屬粉與有機(ji)黏結(jie)(jie)劑(ji)混合，把混合物(wu)噴入模中，再在(zai)110℃酸性含氮(dan)氣氛中進(jin)行電解分離去(qu)除(chu)(chu)黏結(jie)(jie)劑(ji)。去(qu)除(chu)(chu)黏結(jie)(jie)劑(ji)后(hou)，粉粒很弱地結(jie)(jie)合在(zai)一起，在(zai)合金中保(bao)留開放的空(kong)隙通道。在(zai)燒結(jie)(jie)氮(dan)化處(chu)(chu)理期間，燒結(jie)(jie)進(jin)行得慢而骨架氮(dan)化很快，其工(gong)(gong)藝如圖9.96所示。最后(hou)將產(chan)品進(jin)行固溶處(chu)(chu)理。該工(gong)(gong)藝適于處(chu)(chu)理小型零(ling)件。
