相對于目前已工業化的常壓／真空冶金工藝流程，加壓冶金是制備高性能高氮不銹(xiu)鋼的有效途徑，也是強化冶金過程和改善凝固組織的重要手段，必將成為冶金學科新的增長點。氮作為一種廉價、環境友好的合金元素加入不銹(xiu)鋼中，能顯著改善其力學和腐蝕等諸多性能。隨著加壓冶金裝備和制備技術的發展及氮作用機制的更深入研究，氮將在不銹鋼中得到更廣泛的應用，極大地促進高性能高氮不銹鋼的研發和應用領域拓展。未來，在不斷提升性能的同時，高氮不銹鋼的制造成本將會不斷降低，從而將進一步擴大高氮不銹鋼的應用范圍。高氮不銹鋼的抗拉強度目前最高已能達到3600MPa,不久的將來可能會超過4000MPa,并且仍保持良好的韌性和高的耐腐蝕性能。因此可以預計，高氮不銹鋼將在航空航天、石油、化工、能源、交通運輸、海洋工程、建筑和軍事等諸多領域得到更廣泛的應用。

  高(gao)氮不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼作為(wei)材料(liao)研(yan)發(fa)(fa)的一個新(xin)領域(yu)，發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)潛力巨大。雖(sui)然圍(wei)繞高(gao)氮不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼冶(ye)(ye)金(jin)學(xue)基礎(chu)、制備技(ji)術、組織和(he)性能、焊接等方(fang)面開展(zhan)(zhan)了大量研(yan)究(jiu)(jiu)，但尚有很多急(ji)需(xu)解決(jue)的問(wen)題，特別是我(wo)國在高(gao)氮不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼基礎(chu)研(yan)究(jiu)(jiu)、工業化的加壓冶(ye)(ye)金(jin)關鍵裝備研(yan)發(fa)(fa)、加壓冶(ye)(ye)金(jin)制備技(ji)術等方(fang)面相對(dui)薄弱。為(wei)了推動高(gao)氮不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼向高(gao)性能、低(di)成本、規(gui)模化方(fang)向發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，需(xu)解決(jue)以(yi)下(xia)關鍵科學(xue)和(he)技(ji)術問(wen)題。

   1. 雖然科研(yan)(yan)工作者對氮(dan)(dan)(dan)在不銹鋼(gang)熔體中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)溶解(jie)行為進行了(le)大量(liang)(liang)研(yan)(yan)究，并建立了(le)氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度模型(xing)和動(dong)力(li)(li)學模型(xing)，但大部分氮(dan)(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)數據(ju)(ju)是常壓(ya)下(xia)測量(liang)(liang)的(de)(de)(de)，加(jia)壓(ya)下(xia)的(de)(de)(de)數據(ju)(ju)仍(reng)比較匱(kui)乏，需進一步(bu)完善(shan)，且氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)動(dong)力(li)(li)學的(de)(de)(de)限制(zhi)性環節尚(shang)存在一定(ding)(ding)(ding)爭議。研(yan)(yan)究表明(ming)，加(jia)壓(ya)凝固能夠強化(hua)冷卻、細化(hua)枝晶組織，抑制(zhi)疏松縮孔，改善(shan)偏(pian)析、夾雜物和析出相分布，但凝固壓(ya)力(li)(li)與(yu)偏(pian)析度和氣孔形成之間的(de)(de)(de)定(ding)(ding)(ding)量(liang)(liang)關系仍(reng)需深入研(yan)(yan)究。氮(dan)(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)精(jing)確(que)(que)控制(zhi)與(yu)冶煉過程氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)行為和凝固過程中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)偏(pian)析行為密切(qie)相關，但如何精(jing)確(que)(que)定(ding)(ding)(ding)量(liang)(liang)化(hua)冶煉和凝固壓(ya)力(li)(li)，以實現鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)和氮(dan)(dan)(dan)均勻性的(de)(de)(de)精(jing)確(que)(que)控制(zhi)，仍(reng)然是值得重點關注的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)。

   2. 高效快速增(zeng)氮(dan)且(qie)易(yi)于(yu)精確(que)(que)控(kong)(kong)氮(dan)、適合(he)(he)(he)于(yu)工(gong)業(ye)化(hua)大(da)規模生產、相對低(di)成(cheng)本(ben)(ben)的(de)(de)高氮(dan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼制(zhi)(zhi)備(bei)技(ji)術將(jiang)是(shi)未來的(de)(de)發展(zhan)方向。目前，添加(jia)氮(dan)化(hua)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)加(jia)壓(ya)(ya)電渣(zha)重熔(rong)是(shi)商業(ye)化(hua)生產高氮(dan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)有效手段，但存在冶(ye)煉過(guo)(guo)程(cheng)渣(zha)池沸騰、氮(dan)分布(bu)不(bu)(bu)均和(he)易(yi)增(zeng)硅等問(wen)題，需二次(ci)重熔(rong)以改善氮(dan)元素分布(bu)均勻性，成(cheng)本(ben)(ben)較高，且(qie)為獲(huo)得較高氮(dan)含(han)量，需提高熔(rong)煉壓(ya)(ya)力，而(er)這會(hui)加(jia)速設備(bei)損耗(hao)。相對于(yu)單步法工(gong)藝(yi)，加(jia)壓(ya)(ya)感(gan)應／加(jia)壓(ya)(ya)鋼包＋加(jia)壓(ya)(ya)電渣(zha)雙聯工(gong)藝(yi)將(jiang)氮(dan)合(he)(he)(he)金(jin)化(hua)任(ren)務(wu)以及凝固組(zu)織調控(kong)(kong)和(he)純凈度提升(sheng)任(ren)務(wu)進行分解，與常規工(gong)業(ye)化(hua)精煉裝(zhuang)備(bei)聯合(he)(he)(he)，對于(yu)制(zhi)(zhi)備(bei)高純、均質、氮(dan)含(han)量精確(que)(que)可(ke)控(kong)(kong)的(de)(de)高品質高氮(dan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼優勢顯著。但仍(reng)面臨(lin)加(jia)壓(ya)(ya)感(gan)應／加(jia)壓(ya)(ya)鋼包大(da)型化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)中的(de)(de)系列(lie)設計和(he)制(zhi)(zhi)造問(wen)題，同時與之配套的(de)(de)工(gong)業(ye)化(hua)制(zhi)(zhi)備(bei)技(ji)術仍(reng)需完(wan)善。

   3. 大量(liang)研(yan)(yan)究表明，氮(dan)能(neng)(neng)夠顯著(zhu)改善(shan)(shan)(shan)不銹鋼(gang)的(de)(de)力(li)學和(he)(he)(he)腐蝕等諸多性能(neng)(neng)，但相關機制仍(reng)存在一些爭議。例(li)如：氮(dan)促進(jin)短程(cheng)(cheng)有序的(de)(de)形成(cheng)缺乏(fa)直接的(de)(de)實(shi)驗證(zheng)據，是(shi)否能(neng)(neng)促進(jin)位(wei)錯(cuo)的(de)(de)平(ping)面(mian)滑移，提高加工硬化(hua)(hua)(hua)能(neng)(neng)力(li)，進(jin)而(er)改善(shan)(shan)(shan)高氮(dan)不銹鋼(gang)的(de)(de)強塑性也存在爭議。氮(dan)促進(jin)NH3/NH的(de)(de)形成(cheng)可提高局部溶(rong)液pH,促進(jin)鈍化(hua)(hua)(hua)膜中鉻和(he)(he)(he)鉬富集是(shi)氮(dan)改善(shan)(shan)(shan)不銹鋼(gang)點蝕和(he)(he)(he)縫隙腐蝕廣(guang)為接受的(de)(de)理論(lun)，其(qi)(qi)(qi)本(ben)質上(shang)是(shi)氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)了(le)其(qi)(qi)(qi)他元(yuan)(yuan)素的(de)(de)溶(rong)解和(he)(he)(he)沉(chen)積過(guo)程(cheng)(cheng)，但局部溶(rong)液pH的(de)(de)改善(shan)(shan)(shan)如何影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)其(qi)(qi)(qi)他元(yuan)(yuan)素的(de)(de)溶(rong)解和(he)(he)(he)沉(chen)積過(guo)程(cheng)(cheng)及(ji)其(qi)(qi)(qi)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)程(cheng)(cheng)度(du)缺乏(fa)相關的(de)(de)理論(lun)計算。此外，從原子尺度(du)揭示氮(dan)對位(wei)錯(cuo)、層錯(cuo)和(he)(he)(he)孿晶等晶格缺陷的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)規律仍(reng)需(xu)深入研(yan)(yan)究。基于以氮(dan)代(dai)碳的(de)(de)合金設計理念，開發了(le)系列高氮(dan)工模具(ju)鋼(gang)和(he)(he)(he)軸承鋼(gang)，其(qi)(qi)(qi)核心(xin)是(shi)細小彌(mi)散氮(dan)化(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)了(le)粗大碳化(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)過(guo)程(cheng)(cheng)，氮(dan)的(de)(de)固溶(rong)強化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)(he)析出(chu)(chu)(chu)強化(hua)(hua)(hua)改善(shan)(shan)(shan)了(le)材料的(de)(de)強韌(ren)性。然而(er)，氮(dan)與釩協同如何影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)高氮(dan)工模具(ju)鋼(gang)和(he)(he)(he)軸承鋼(gang)中析出(chu)(chu)(chu)相的(de)(de)形成(cheng)過(guo)程(cheng)(cheng)，進(jin)而(er)影(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)其(qi)(qi)(qi)性能(neng)(neng)的(de)(de)研(yan)(yan)究尚需(xu)深入。

   4. 作為正在繁榮發(fa)展的(de)(de)(de)高氮馬(ma)氏體不銹鋼(gang)（如(ru)工(gong)(gong)(gong)模具鋼(gang)、軸承鋼(gang)等），與之配套的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理工(gong)(gong)(gong)藝是調(diao)控其析(xi)出相（碳化物(wu)、氮化物(wu)等）及馬(ma)氏體和(he)殘余奧(ao)氏體含量、形態、尺寸和(he)分布等組(zu)織(zhi)，決(jue)定(ding)產品最終性(xing)(xing)(xing)能、服役壽命和(he)可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)關鍵環節。發(fa)展新型的(de)(de)(de)熱(re)處(chu)理工(gong)(gong)(gong)藝［如(ru)淬火(huo)－深冷－配分－回(hui)火(huo)（Q-C-P-T)],明(ming)晰高氮馬(ma)氏體不銹鋼(gang)在熱(re)處(chu)理過程中的(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)演變規律，闡明(ming)氮元素(su)的(de)(de)(de)擴散行為及其對組(zu)織(zhi)和(he)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)影響機理，以實現組(zu)織(zhi)和(he)性(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)精確調(diao)控將(jiang)是熱(re)處(chu)理工(gong)(gong)(gong)藝的(de)(de)(de)研究熱(re)點。

   5. 高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技術仍(reng)是制(zhi)約高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼品種開(kai)發(fa)(fa)和(he)工(gong)(gong)程化(hua)(hua)廣(guang)泛應用(yong)的(de)(de)(de)瓶頸之一(yi)(yi)。針(zhen)對高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼傳統熔焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)中仍(reng)存在(zai)氮(dan)氣逸出(chu)導致氮(dan)損失、氮(dan)化(hua)(hua)物大量(liang)析出(chu)等(deng)難(nan)題，固相(xiang)連(lian)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)摩擦焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)技術為(wei)高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)高(gao)質(zhi)量(liang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)提供一(yi)(yi)條新思路和(he)新途徑(jing)。由于(yu)高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼高(gao)的(de)(de)(de)熔點、硬(ying)度、加工(gong)(gong)硬(ying)化(hua)(hua)能(neng)力，該技術仍(reng)存在(zai)攪(jiao)(jiao)拌(ban)針(zhen)磨損問題比較嚴重，且無(wu)法高(gao)質(zhi)量(liang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)很厚的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件等(deng)問題。激光(guang)(guang)輔(fu)助(zhu)加熱(re)的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)摩擦焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)將是高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技術未來的(de)(de)(de)發(fa)(fa)展方向，通(tong)過(guo)精確控制(zhi)激光(guang)(guang)能(neng)量(liang)輸(shu)入(ru)和(he)預熱(re)區域對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件預熱(re)，降(jiang)低(di)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)需要的(de)(de)(de)摩擦熱(re)和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)頭(tou)在(zai)敏化(hua)(hua)溫度停留時間，從而一(yi)(yi)定程度上(shang)減輕攪(jiao)(jiao)拌(ban)針(zhen)的(de)(de)(de)磨損和(he)減小焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)影(ying)響區的(de)(de)(de)氮(dan)化(hua)(hua)物等(deng)二(er)次(ci)相(xiang)析出(chu)傾(qing)向，提高(gao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)速度和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)質(zhi)量(liang)。因(yin)此，急需對激光(guang)(guang)輔(fu)助(zhu)加熱(re)的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)摩擦焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工(gong)(gong)藝理論、模擬、性能(neng)及相(xiang)關機理方面(mian)開(kai)展深入(ru)研究(jiu)。此外，發(fa)(fa)展加壓熔焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)裝備、工(gong)(gong)藝并(bing)開(kai)展相(xiang)關基礎研究(jiu)，也是解決(jue)常壓下高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼熔焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)難(nan)題的(de)(de)(de)有效途徑(jing)。

   6. 我國高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)研發尚處(chu)于(yu)起步階段，尤其是此類材(cai)料在典(dian)型服役(yi)環(huan)境(jing)中性(xing)能劣(lie)化的(de)(de)行(xing)為(wei)、失(shi)效(xiao)機(ji)理等(deng)方面的(de)(de)研究(jiu)(jiu)薄(bo)弱(ruo)，實(shi)際服役(yi)環(huan)境(jing)下(xia)的(de)(de)相關數(shu)(shu)據積累更(geng)為(wei)缺乏，例如(ru)：艦載(zai)機(ji)用航空高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)軸承鋼(gang)在高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)速、重載(zai)條件(jian)下(xia)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)疲勞(lao)失(shi)效(xiao)機(ji)制，海洋(yang)(yang)工程裝備(bei)用高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)在高(gao)(gao)氯離子濃度、高(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)濕、浪(lang)涌、飛濺、海洋(yang)(yang)生物多等(deng)復(fu)雜(za)海洋(yang)(yang)環(huan)境(jing)中腐蝕(shi)(shi)行(xing)為(wei)及失(shi)效(xiao)機(ji)理，相關基礎(chu)數(shu)(shu)據的(de)(de)缺失(shi)嚴(yan)重制約了高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)研發進(jin)程和大規模(mo)應用。因此，急需建(jian)立模(mo)擬高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)在典(dian)型服役(yi)環(huan)境(jing)中性(xing)能劣(lie)化的(de)(de)研究(jiu)(jiu)方法，闡明其失(shi)效(xiao)機(ji)制；同時(shi)，加(jia)強服役(yi)性(xing)能數(shu)(shu)據積累，為(wei)合金成(cheng)分的(de)(de)進(jin)一步優化和應用領域的(de)(de)拓展提供強有力的(de)(de)數(shu)(shu)據支撐。