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)鋼中的含量，可將含氮奧氏體不銹(xiu)鋼分為控氮型（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
在高氮奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮能(neng)夠阻礙晶(jing)界遷移，細化晶(jing)粒(li)，也能(neng)顯著擴(kuo)大奧氏(shi)體(ti)(ti)相區，抑制或(huo)延緩金屬間相的析出。在高氮馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮能(neng)抑制鋼(gang)(gang)中(zhong)粗(cu)大碳化物的析出，促進彌(mi)散細小(xiao)氮化物的形成。此(ci)外，固溶(rong)氮和含氮析出相能(neng)夠釘扎晶(jing)界，細化原(yuan)始奧氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)。
2. 高強(qiang)韌性
固溶氮(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)引發晶(jing)格畸變(bian)，產生固溶強化作用(yong)；含(han)氮(dan)(dan)析出(chu)相能(neng)(neng)(neng)細化晶(jing)粒并(bing)阻礙(ai)位錯(cuo)滑(hua)移，起到細晶(jing)強化和析出(chu)強化的(de)作用(yong)。氮(dan)(dan)還能(neng)(neng)(neng)提(ti)高(gao)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)自由電(dian)子的(de)密度(du)，釘(ding)扎(zha)位錯(cuo)，增(zeng)(zeng)強晶(jing)格摩擦應(ying)力，提(ti)高(gao)細晶(jing)強化的(de)效果。此外，在奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)促進位錯(cuo)的(de)平面滑(hua)移，增(zeng)(zeng)強其加(jia)工硬化能(neng)(neng)(neng)力，提(ti)高(gao)均勻變(bian)形能(neng)(neng)(neng)力及流變(bian)應(ying)力；在馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)提(ti)高(gao)殘余奧氏(shi)體(ti)含(han)量及其穩定(ding)性(xing)，增(zeng)(zeng)強抵抗(kang)裂紋擴展的(de)能(neng)(neng)(neng)力，提(ti)高(gao)其沖擊(ji)韌(ren)性(xing)。因此，高(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有較高(gao)的(de)強韌(ren)性(xing)。
3. 高耐蝕性
固溶氮(dan)(dan)可以(yi)消(xiao)耗點蝕(shi)坑(keng)中的(de)(de)H+,改(gai)善(shan)局部(bu)腐蝕(shi)環境，促(cu)進點蝕(shi)坑(keng)的(de)(de)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)。氮(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)促(cu)進不銹鋼(gang)(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)中鉻(ge)與鉬(mu)的(de)(de)富(fu)集(ji)，同時促(cu)進鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)及(ji)其(qi)與金屬基(ji)(ji)體(ti)間氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)形成(cheng)，從而改(gai)善(shan)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)質量并降低缺陷密(mi)度，提高其(qi)穩(wen)定性和對(dui)基(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)保(bao)護(hu)能(neng)(neng)(neng)力。氮(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)抑制粗大(da)富(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出，減輕(qing)不銹鋼(gang)(gang)基(ji)(ji)體(ti)的(de)(de)貧鉻(ge)，從而降低富(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)析出對(dui)耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)不利影響(xiang)。此(ci)外，氮(dan)(dan)還能(neng)(neng)(neng)與鋼(gang)(gang)中的(de)(de)鉬(mu)元素(su)協同改(gai)善(shan)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性能(neng)(neng)(neng)。
4. 抗疲勞性能優異
氮(dan)作為(wei)強奧氏體(ti)穩定元(yuan)素，能(neng)抑制循環應(ying)(ying)變(bian)(bian)過(guo)程中形變(bian)(bian)誘導馬氏體(ti)的生成。此外，氮(dan)在(zai)不銹鋼(gang)(gang)中能(neng)促進短程有序的形成，進而促進位(wei)錯(cuo)的平面滑移(yi)，增(zeng)(zeng)加位(wei)錯(cuo)滑移(yi)的可逆性，降(jiang)低裂(lie)尖(jian)應(ying)(ying)力集中程度及塑(su)性累積水平，同時使裂(lie)紋(wen)發生偏折，促進裂(lie)紋(wen)的閉合(he)效應(ying)(ying)，從(cong)而延緩疲(pi)勞(lao)裂(lie)紋(wen)的擴展(zhan)。針對高氮(dan)馬氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)，氮(dan)能(neng)抑制粗大碳(tan)化物在(zai)原始奧氏體(ti)晶(jing)界和(he)馬氏體(ti)板條界析出，改善(shan)組織的均勻(yun)性，從(cong)而增(zeng)(zeng)強其(qi)接觸疲(pi)勞(lao)性能(neng)。
5. 硬(ying)度高、耐磨性好
氮的固溶強(qiang)化(hua)、細晶(jing)強(qiang)化(hua)和析出(chu)強(qiang)化(hua)，能顯著提高不(bu)銹鋼(gang)的硬(ying)度(du)。在提高不(bu)銹鋼(gang)硬(ying)度(du)的基(ji)礎(chu)上，氮也能提高其加工硬(ying)化(hua)能力，從而增強(qiang)其耐磨損性能。
6. 抗(kang)氫脆性(xing)能好
氮具有強穩定(ding)奧(ao)氏體的(de)(de)(de)作用，能抑(yi)(yi)制氫誘導馬氏體相變；能抑(yi)(yi)制氫在(zai)外加應力作用下(xia)向(xiang)晶格膨脹區的(de)(de)(de)遷移，使該區域難(nan)以達到微裂(lie)紋(wen)產生(sheng)及生(sheng)長所需的(de)(de)(de)臨界氫濃度(du)，從(cong)而抑(yi)(yi)制裂(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)形成(cheng)；減緩(huan)氫在(zai)不銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)擴散，抑(yi)(yi)制裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)。此外，氮還能增加氫在(zai)不銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)固溶度(du)，從(cong)而降低不銹鋼的(de)(de)(de)氫脆(cui)敏感性。
7. 生物相(xiang)容性優(you)異
高氮不銹鋼(gang)是一(yi)種以(yi)氮代(dai)鎳(nie)的(de)材料(liao)，能(neng)避免鎳(nie)離子(zi)溶出引起的(de)人體過敏反應(ying)。氮加入生物醫用不銹鋼(gang)中，能(neng)促進細胞增殖，避免炎癥(zheng)出現，具(ju)有優(you)異的(de)組織相容(rong)性(xing)。同時，提(ti)高氮含量能(neng)減小不銹鋼(gang)表面(mian)(mian)與(yu)血(xue)液的(de)接(jie)觸角，提(ti)高表面(mian)(mian)的(de)色(se)散力(li)分量，提(ti)升抗血(xue)小板黏附能(neng)力(li)，延長動態凝血(xue)初凝時間(jian)，大(da)幅(fu)度(du)降低(di)血(xue)栓形成風險，使高氮不銹鋼(gang)具(ju)有優(you)異的(de)血(xue)液相容(rong)性(xing)。
8. 低磁導(dao)率
氮作(zuo)為一種(zhong)強奧氏體(ti)形成和(he)穩定化元素(su)，能顯著擴大奧氏體(ti)相區并穩定奧氏體(ti)組織，從而使(shi)高氮奧氏體(ti)不(bu)銹鋼保持低的磁(ci)導率(lv)。
