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(bu)銹鋼中的含量，可將含氮奧氏體不銹鋼分為控氮型（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. 組織(zhi)細(xi)小
在(zai)高(gao)氮(dan)(dan)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)夠阻礙晶(jing)(jing)界遷移，細(xi)化晶(jing)(jing)粒，也能(neng)顯著擴大奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)區(qu)，抑(yi)制(zhi)或延緩金屬間(jian)相(xiang)的(de)析(xi)出(chu)。在(zai)高(gao)氮(dan)(dan)馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)抑(yi)制(zhi)鋼(gang)(gang)中粗大碳化物的(de)析(xi)出(chu)，促進彌散細(xi)小(xiao)氮(dan)(dan)化物的(de)形成。此外，固溶氮(dan)(dan)和含氮(dan)(dan)析(xi)出(chu)相(xiang)能(neng)夠釘扎晶(jing)(jing)界，細(xi)化原始(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒。
2. 高強(qiang)韌性
固溶(rong)氮(dan)能引(yin)發晶(jing)(jing)格(ge)(ge)畸變，產生固溶(rong)強(qiang)(qiang)化作(zuo)用；含(han)氮(dan)析出相能細化晶(jing)(jing)粒并(bing)阻礙位錯(cuo)滑(hua)移，起(qi)到細晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化和析出強(qiang)(qiang)化的(de)(de)作(zuo)用。氮(dan)還能提高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中自(zi)由電(dian)子(zi)的(de)(de)密度，釘扎位錯(cuo)，增強(qiang)(qiang)晶(jing)(jing)格(ge)(ge)摩擦應(ying)力，提高(gao)(gao)細晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化的(de)(de)效(xiao)果。此外，在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中，氮(dan)能促進位錯(cuo)的(de)(de)平面滑(hua)移，增強(qiang)(qiang)其(qi)(qi)加工硬化能力，提高(gao)(gao)均勻變形(xing)能力及流變應(ying)力；在(zai)(zai)馬氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中，氮(dan)能提高(gao)(gao)殘余奧氏(shi)(shi)體(ti)含(han)量及其(qi)(qi)穩定性(xing)，增強(qiang)(qiang)抵(di)抗裂紋擴展的(de)(de)能力，提高(gao)(gao)其(qi)(qi)沖擊韌(ren)性(xing)。因此，高(gao)(gao)氮(dan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有較高(gao)(gao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)韌(ren)性(xing)。
3. 高耐蝕性
固溶氮可(ke)以消耗點蝕坑(keng)中的(de)(de)(de)(de)H+,改善(shan)局部腐蝕環境，促(cu)進點蝕坑(keng)的(de)(de)(de)(de)再鈍(dun)化(hua)。氮能促(cu)進不(bu)銹(xiu)鋼鈍(dun)化(hua)膜(mo)中鉻與鉬的(de)(de)(de)(de)富集，同(tong)時促(cu)進鈍(dun)化(hua)膜(mo)及其(qi)與金屬基(ji)(ji)體間氮化(hua)物的(de)(de)(de)(de)形成，從而改善(shan)鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)并降(jiang)低(di)(di)缺陷密(mi)度，提高其(qi)穩定性和(he)對基(ji)(ji)體的(de)(de)(de)(de)保(bao)護(hu)能力(li)。氮能抑制粗大(da)富鉻碳化(hua)物的(de)(de)(de)(de)析出，減輕不(bu)銹(xiu)鋼基(ji)(ji)體的(de)(de)(de)(de)貧鉻，從而降(jiang)低(di)(di)富鉻碳化(hua)物析出對耐(nai)蝕性的(de)(de)(de)(de)不(bu)利影(ying)響(xiang)。此外，氮還(huan)能與鋼中的(de)(de)(de)(de)鉬元(yuan)素協同(tong)改善(shan)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性能。
4. 抗疲勞(lao)性(xing)能優異
氮作為強奧(ao)氏體(ti)(ti)穩(wen)定元素，能抑(yi)制循環應(ying)變過(guo)程(cheng)(cheng)中形變誘(you)導(dao)馬(ma)氏體(ti)(ti)的(de)生(sheng)成。此外，氮在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)中能促進短(duan)程(cheng)(cheng)有序的(de)形成，進而(er)促進位錯的(de)平面滑移(yi)，增(zeng)加位錯滑移(yi)的(de)可逆性(xing)，降低裂尖應(ying)力集中程(cheng)(cheng)度及塑性(xing)累積水平，同時使裂紋發生(sheng)偏折，促進裂紋的(de)閉合效應(ying)，從(cong)而(er)延緩疲勞裂紋的(de)擴展。針對(dui)高氮馬(ma)氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)，氮能抑(yi)制粗大碳化物在(zai)原始(shi)奧(ao)氏體(ti)(ti)晶界和馬(ma)氏體(ti)(ti)板條界析(xi)出，改善組織(zhi)的(de)均勻性(xing)，從(cong)而(er)增(zeng)強其接觸疲勞性(xing)能。
5. 硬度(du)高、耐磨性(xing)好
氮(dan)的固溶強化、細晶強化和析出強化，能(neng)顯著提高不(bu)銹鋼的硬(ying)度。在(zai)提高不(bu)銹鋼硬(ying)度的基礎上，氮(dan)也能(neng)提高其(qi)加工硬(ying)化能(neng)力，從而增強其(qi)耐磨損性能(neng)。
6. 抗氫脆(cui)性能好(hao)
氮具有強穩定奧氏體的(de)(de)(de)作用(yong)，能(neng)抑制氫(qing)誘導(dao)馬氏體相變；能(neng)抑制氫(qing)在(zai)(zai)外加應(ying)力作用(yong)下向(xiang)晶格(ge)膨脹(zhang)區的(de)(de)(de)遷(qian)移，使該區域難以達到微裂紋產生(sheng)及生(sheng)長所需(xu)的(de)(de)(de)臨界氫(qing)濃度(du)，從而(er)抑制裂紋的(de)(de)(de)形成；減緩氫(qing)在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)(de)擴(kuo)散，抑制裂紋擴(kuo)展(zhan)。此(ci)外，氮還能(neng)增加氫(qing)在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)(de)固(gu)溶(rong)度(du)，從而(er)降低不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)氫(qing)脆(cui)敏感性。
7. 生物相(xiang)容性優異(yi)
高(gao)氮(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼是一種(zhong)以氮(dan)代鎳的(de)材料，能避免鎳離子(zi)溶出引起的(de)人體過敏反應。氮(dan)加入生物醫(yi)用不(bu)(bu)(bu)銹鋼中，能促進細(xi)胞增殖，避免炎癥出現，具有(you)優異的(de)組織(zhi)相容(rong)性。同時，提(ti)高(gao)氮(dan)含量(liang)能減小不(bu)(bu)(bu)銹鋼表面與(yu)血液(ye)的(de)接(jie)觸(chu)角，提(ti)高(gao)表面的(de)色(se)散力(li)分量(liang)，提(ti)升(sheng)抗(kang)血小板黏附(fu)能力(li)，延長動態凝血初凝時間，大(da)幅(fu)度降低血栓形成風險，使高(gao)氮(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼具有(you)優異的(de)血液(ye)相容(rong)性。
8. 低磁導率
氮(dan)作為一種強奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成和(he)穩定(ding)(ding)化元素，能顯(xian)著(zhu)擴(kuo)大奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相區并穩定(ding)(ding)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)組織，從而使高氮(dan)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼保持低的磁(ci)導率。
