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(ti)不銹鋼中的含量，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(gao)氮不銹鋼(gang)”。

1. 組織細小

   在高氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)能夠阻礙晶界(jie)遷(qian)移，細化晶粒，也能顯著(zhu)擴大奧氏(shi)體(ti)相(xiang)區，抑制或延緩金屬間相(xiang)的(de)析出。在高氮(dan)馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)能抑制鋼(gang)中(zhong)粗(cu)大碳化物(wu)的(de)析出，促進彌散(san)細小(xiao)氮(dan)化物(wu)的(de)形成。此外，固溶氮(dan)和含氮(dan)析出相(xiang)能夠釘扎晶界(jie)，細化原始奧氏(shi)體(ti)晶粒。

2. 高強韌性

   固溶(rong)氮(dan)(dan)能(neng)引發晶(jing)格畸(ji)變(bian)，產(chan)生(sheng)固溶(rong)強(qiang)(qiang)化(hua)作用；含氮(dan)(dan)析(xi)出(chu)相能(neng)細化(hua)晶(jing)粒并阻(zu)礙位錯滑移，起(qi)到細晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)和析(xi)出(chu)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)作用。氮(dan)(dan)還能(neng)提(ti)高(gao)(gao)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)自由電(dian)子的(de)(de)密度，釘扎位錯，增強(qiang)(qiang)晶(jing)格摩擦應力(li)，提(ti)高(gao)(gao)細晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)效果。此外，在(zai)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)能(neng)促進(jin)位錯的(de)(de)平面(mian)滑移，增強(qiang)(qiang)其(qi)加工硬(ying)化(hua)能(neng)力(li)，提(ti)高(gao)(gao)均(jun)勻變(bian)形能(neng)力(li)及(ji)流變(bian)應力(li)；在(zai)馬(ma)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)能(neng)提(ti)高(gao)(gao)殘(can)余奧(ao)氏體(ti)含量及(ji)其(qi)穩(wen)定性(xing)，增強(qiang)(qiang)抵抗裂紋擴展的(de)(de)能(neng)力(li)，提(ti)高(gao)(gao)其(qi)沖(chong)擊(ji)韌性(xing)。因(yin)此，高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有較高(gao)(gao)的(de)(de)強(qiang)(qiang)韌性(xing)。

3. 高(gao)耐蝕性

   固溶氮可以消耗點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)坑中的(de)(de)H+,改(gai)善(shan)(shan)局部(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)環境(jing)，促進(jin)(jin)點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)坑的(de)(de)再(zai)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)。氮能(neng)促進(jin)(jin)不銹鋼(gang)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)中鉻(ge)與鉬的(de)(de)富集(ji)，同時促進(jin)(jin)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)及其與金屬(shu)基(ji)(ji)體間(jian)氮化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)形成(cheng)，從(cong)而(er)改(gai)善(shan)(shan)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)質量并降低缺陷密度，提高(gao)其穩定性和對基(ji)(ji)體的(de)(de)保護(hu)能(neng)力。氮能(neng)抑制粗(cu)大富鉻(ge)碳化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出，減輕(qing)不銹鋼(gang)基(ji)(ji)體的(de)(de)貧鉻(ge)，從(cong)而(er)降低富鉻(ge)碳化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出對耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)不利影響。此外，氮還(huan)能(neng)與鋼(gang)中的(de)(de)鉬元(yuan)素協(xie)同改(gai)善(shan)(shan)不銹鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)。

4. 抗疲(pi)勞性能優異

   氮(dan)(dan)作為強奧(ao)氏(shi)體穩定元素，能(neng)抑(yi)制循環(huan)應(ying)變過程(cheng)中(zhong)(zhong)形(xing)變誘導馬氏(shi)體的(de)(de)生成。此外，氮(dan)(dan)在不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)能(neng)促進(jin)短程(cheng)有序的(de)(de)形(xing)成，進(jin)而促進(jin)位(wei)錯的(de)(de)平面(mian)滑(hua)移(yi)，增(zeng)加(jia)位(wei)錯滑(hua)移(yi)的(de)(de)可逆(ni)性(xing)，降低裂(lie)(lie)尖應(ying)力(li)集中(zhong)(zhong)程(cheng)度及(ji)塑性(xing)累(lei)積水平，同時(shi)使裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)發生偏折，促進(jin)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)閉合(he)效(xiao)應(ying)，從(cong)而延(yan)緩疲(pi)勞(lao)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)擴展。針對高氮(dan)(dan)馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼，氮(dan)(dan)能(neng)抑(yi)制粗大碳化物在原始奧(ao)氏(shi)體晶界(jie)和馬氏(shi)體板條界(jie)析(xi)出，改善組織的(de)(de)均勻性(xing)，從(cong)而增(zeng)強其接觸疲(pi)勞(lao)性(xing)能(neng)。

5. 硬度(du)高(gao)、耐磨性(xing)好

   氮的(de)(de)固溶強(qiang)(qiang)化(hua)、細晶強(qiang)(qiang)化(hua)和析出(chu)強(qiang)(qiang)化(hua)，能顯著提(ti)高不(bu)銹鋼的(de)(de)硬度(du)。在提(ti)高不(bu)銹鋼硬度(du)的(de)(de)基礎上，氮也能提(ti)高其加工硬化(hua)能力(li)，從而(er)增強(qiang)(qiang)其耐磨損性能。

6. 抗(kang)氫脆(cui)性能好

   氮具(ju)有強穩定(ding)奧(ao)氏體的(de)(de)(de)作用(yong)，能(neng)(neng)抑制氫(qing)(qing)(qing)誘導馬氏體相(xiang)變；能(neng)(neng)抑制氫(qing)(qing)(qing)在外加(jia)(jia)應(ying)力作用(yong)下向晶格膨脹區(qu)的(de)(de)(de)遷移，使該區(qu)域(yu)難以達(da)到微(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)產生及(ji)生長(chang)所需(xu)的(de)(de)(de)臨界氫(qing)(qing)(qing)濃度(du)，從而抑制裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)(de)形成；減緩氫(qing)(qing)(qing)在不銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)(de)擴(kuo)散，抑制裂(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)展。此外，氮還能(neng)(neng)增加(jia)(jia)氫(qing)(qing)(qing)在不銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)(de)固溶度(du)，從而降低(di)不銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)脆敏感性(xing)。

7. 生(sheng)物(wu)相容性(xing)優(you)異

   高氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼是一種以氮(dan)代(dai)鎳的(de)材料，能避免鎳離子溶出(chu)引起(qi)的(de)人體過敏反應(ying)。氮(dan)加入(ru)生物(wu)醫用不銹(xiu)(xiu)鋼中，能促進細胞增殖(zhi)，避免炎癥出(chu)現，具(ju)有優(you)異的(de)組(zu)織(zhi)相容性(xing)。同時，提(ti)高氮(dan)含量(liang)能減小不銹(xiu)(xiu)鋼表面與血液的(de)接觸角，提(ti)高表面的(de)色散力分量(liang)，提(ti)升抗(kang)血小板黏附能力，延長動態(tai)凝血初(chu)凝時間，大幅度降低血栓形成(cheng)風險，使高氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有優(you)異的(de)血液相容性(xing)。

8. 低磁(ci)導率(lv)

   氮作為一種強奧(ao)氏體形(xing)成和穩定(ding)化元素，能顯著擴大奧(ao)氏體相區并穩定(ding)奧(ao)氏體組織，從(cong)而使(shi)高氮奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼保持低的磁導率。