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(shi)體不銹(xiu)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(gao)氮不(bu)銹鋼”。

1. 組織(zhi)細小

   在(zai)高氮奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中，氮能(neng)(neng)夠(gou)阻(zu)礙晶(jing)(jing)界(jie)遷移，細(xi)化(hua)晶(jing)(jing)粒(li)，也能(neng)(neng)顯(xian)著擴大奧氏(shi)體(ti)相區，抑(yi)制或延緩金屬間相的析(xi)(xi)(xi)出。在(zai)高氮馬氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中，氮能(neng)(neng)抑(yi)制鋼中粗大碳(tan)化(hua)物的析(xi)(xi)(xi)出，促進(jin)彌散(san)細(xi)小(xiao)氮化(hua)物的形(xing)成。此外，固溶氮和(he)含氮析(xi)(xi)(xi)出相能(neng)(neng)夠(gou)釘扎晶(jing)(jing)界(jie)，細(xi)化(hua)原始奧氏(shi)體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)。

2. 高強韌(ren)性

   固溶(rong)氮(dan)(dan)能(neng)引(yin)發晶格(ge)(ge)畸變，產(chan)生固溶(rong)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)作(zuo)(zuo)用；含氮(dan)(dan)析(xi)出相能(neng)細化(hua)(hua)(hua)晶粒并阻(zu)礙位錯(cuo)滑移，起到細晶強(qiang)化(hua)(hua)(hua)和析(xi)出強(qiang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用。氮(dan)(dan)還(huan)能(neng)提高(gao)(gao)不(bu)(bu)銹鋼中自由電子(zi)的(de)(de)密度，釘扎位錯(cuo)，增(zeng)(zeng)強(qiang)晶格(ge)(ge)摩擦應(ying)力(li)(li)，提高(gao)(gao)細晶強(qiang)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)效(xiao)果。此外，在奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼中，氮(dan)(dan)能(neng)促進位錯(cuo)的(de)(de)平面滑移，增(zeng)(zeng)強(qiang)其(qi)加(jia)工硬(ying)化(hua)(hua)(hua)能(neng)力(li)(li)，提高(gao)(gao)均勻變形(xing)能(neng)力(li)(li)及流變應(ying)力(li)(li)；在馬氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼中，氮(dan)(dan)能(neng)提高(gao)(gao)殘余奧氏(shi)體含量及其(qi)穩定(ding)性(xing)，增(zeng)(zeng)強(qiang)抵抗裂紋擴展的(de)(de)能(neng)力(li)(li)，提高(gao)(gao)其(qi)沖擊韌(ren)(ren)性(xing)。因此，高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)銹鋼具(ju)有較高(gao)(gao)的(de)(de)強(qiang)韌(ren)(ren)性(xing)。

3. 高耐蝕(shi)性(xing)

   固溶氮可以(yi)消耗點(dian)蝕(shi)坑中的(de)(de)H+,改(gai)(gai)善局部腐蝕(shi)環境，促(cu)(cu)進點(dian)蝕(shi)坑的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)。氮能促(cu)(cu)進不銹鋼鈍(dun)化(hua)膜(mo)中鉻與(yu)(yu)(yu)鉬的(de)(de)富集(ji)，同時促(cu)(cu)進鈍(dun)化(hua)膜(mo)及其(qi)與(yu)(yu)(yu)金屬基體(ti)(ti)間氮化(hua)物(wu)的(de)(de)形成，從而改(gai)(gai)善鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)質量并降低缺陷(xian)密(mi)度，提高其(qi)穩定性(xing)和對(dui)基體(ti)(ti)的(de)(de)保護能力。氮能抑(yi)制粗大富鉻碳化(hua)物(wu)的(de)(de)析出，減(jian)輕(qing)不銹鋼基體(ti)(ti)的(de)(de)貧鉻，從而降低富鉻碳化(hua)物(wu)析出對(dui)耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)不利影響。此外，氮還(huan)能與(yu)(yu)(yu)鋼中的(de)(de)鉬元素協同改(gai)(gai)善不銹鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)能。

4. 抗疲勞性(xing)能優異

   氮(dan)作為(wei)強奧氏(shi)體(ti)穩定元素，能(neng)抑(yi)(yi)制(zhi)循環應變過(guo)程中(zhong)形(xing)變誘導(dao)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)生(sheng)成。此外(wai)，氮(dan)在不銹鋼(gang)中(zhong)能(neng)促進短(duan)程有(you)序的(de)(de)形(xing)成，進而(er)促進位錯的(de)(de)平面滑移(yi)(yi)，增(zeng)加(jia)位錯滑移(yi)(yi)的(de)(de)可(ke)逆(ni)性(xing)(xing)，降低裂(lie)尖應力集(ji)中(zhong)程度及塑性(xing)(xing)累(lei)積(ji)水(shui)平，同時使裂(lie)紋(wen)發生(sheng)偏折，促進裂(lie)紋(wen)的(de)(de)閉(bi)合效應，從而(er)延(yan)緩疲(pi)勞裂(lie)紋(wen)的(de)(de)擴展。針對高氮(dan)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)，氮(dan)能(neng)抑(yi)(yi)制(zhi)粗(cu)大碳(tan)化物在原始奧氏(shi)體(ti)晶界和(he)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)板條界析出，改善組織的(de)(de)均勻性(xing)(xing)，從而(er)增(zeng)強其接觸疲(pi)勞性(xing)(xing)能(neng)。

5. 硬(ying)度高(gao)、耐磨性好(hao)

   氮(dan)的固溶強(qiang)化(hua)、細晶(jing)強(qiang)化(hua)和析出強(qiang)化(hua)，能(neng)顯著提高(gao)(gao)不(bu)銹鋼的硬(ying)度。在提高(gao)(gao)不(bu)銹鋼硬(ying)度的基礎上，氮(dan)也能(neng)提高(gao)(gao)其(qi)加工(gong)硬(ying)化(hua)能(neng)力，從而(er)增強(qiang)其(qi)耐(nai)磨損性能(neng)。

6. 抗氫脆(cui)性能好

   氮具有強穩定奧氏體的(de)作用，能(neng)抑(yi)(yi)制(zhi)氫(qing)誘導馬氏體相變；能(neng)抑(yi)(yi)制(zhi)氫(qing)在(zai)外加應力作用下向晶格膨脹區的(de)遷移，使該區域(yu)難以(yi)達到微裂紋產生及生長所(suo)需的(de)臨界氫(qing)濃度，從而抑(yi)(yi)制(zhi)裂紋的(de)形成；減緩氫(qing)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)擴(kuo)散，抑(yi)(yi)制(zhi)裂紋擴(kuo)展(zhan)。此外，氮還能(neng)增加氫(qing)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)固溶度，從而降(jiang)低不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)氫(qing)脆敏感性。

7. 生物相容性優異

   高(gao)氮不(bu)銹鋼(gang)是(shi)一種(zhong)以氮代鎳(nie)的(de)材料(liao)，能(neng)(neng)避(bi)免鎳(nie)離子溶出引起(qi)的(de)人體(ti)過敏(min)反應。氮加入生物醫用不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)，能(neng)(neng)促進細胞增殖，避(bi)免炎癥出現，具(ju)有優(you)異(yi)的(de)組(zu)織相容(rong)性(xing)。同(tong)時，提高(gao)氮含量(liang)能(neng)(neng)減小不(bu)銹鋼(gang)表(biao)面與血(xue)液的(de)接觸角，提高(gao)表(biao)面的(de)色(se)散(san)力分量(liang)，提升抗血(xue)小板(ban)黏附能(neng)(neng)力，延長動(dong)態(tai)凝血(xue)初凝時間，大幅度降低血(xue)栓形成風(feng)險，使高(gao)氮不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)血(xue)液相容(rong)性(xing)。

8. 低磁導率

   氮作為一種強(qiang)奧氏體(ti)(ti)形成和穩定(ding)(ding)化元素，能(neng)顯著(zhu)擴大奧氏體(ti)(ti)相區并穩定(ding)(ding)奧氏體(ti)(ti)組織，從而使高(gao)氮奧氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼保(bao)持低的(de)磁導率。