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(ao)氏體不銹鋼中的含量，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(dan)不銹(xiu)鋼”。

1. 組織細小

   在高氮(dan)(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體不銹鋼(gang)中，氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)夠(gou)阻(zu)礙晶(jing)界遷移，細(xi)化晶(jing)粒，也能(neng)(neng)顯著擴大奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體相區，抑(yi)制或延緩金屬間相的析(xi)(xi)出。在高氮(dan)(dan)(dan)馬氏(shi)(shi)(shi)體不銹鋼(gang)中，氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)抑(yi)制鋼(gang)中粗大碳化物的析(xi)(xi)出，促進彌散細(xi)小氮(dan)(dan)(dan)化物的形成(cheng)。此外，固溶氮(dan)(dan)(dan)和含(han)氮(dan)(dan)(dan)析(xi)(xi)出相能(neng)(neng)夠(gou)釘扎晶(jing)界，細(xi)化原(yuan)始奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體晶(jing)粒。

2. 高強韌(ren)性

   固溶(rong)氮(dan)(dan)能(neng)(neng)引發晶格畸變(bian)，產生固溶(rong)強(qiang)化作用；含(han)氮(dan)(dan)析(xi)出相能(neng)(neng)細(xi)化晶粒(li)并阻礙位錯(cuo)滑(hua)移，起到細(xi)晶強(qiang)化和析(xi)出強(qiang)化的(de)(de)(de)作用。氮(dan)(dan)還能(neng)(neng)提高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)自由電子(zi)的(de)(de)(de)密(mi)度(du)，釘扎位錯(cuo)，增強(qiang)晶格摩擦應力(li)(li)(li)，提高(gao)細(xi)晶強(qiang)化的(de)(de)(de)效果。此外，在(zai)奧氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)促進位錯(cuo)的(de)(de)(de)平面滑(hua)移，增強(qiang)其加工硬化能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，提高(gao)均勻變(bian)形能(neng)(neng)力(li)(li)(li)及流變(bian)應力(li)(li)(li)；在(zai)馬氏(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)提高(gao)殘余(yu)奧氏(shi)(shi)體含(han)量及其穩定性(xing)，增強(qiang)抵抗(kang)裂紋(wen)擴展的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力(li)(li)(li)，提高(gao)其沖(chong)擊韌(ren)性(xing)。因此，高(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)強(qiang)韌(ren)性(xing)。

3. 高耐蝕性

   固溶氮(dan)可以消耗點蝕(shi)坑中的(de)(de)H+,改善局部腐(fu)蝕(shi)環(huan)境，促(cu)進點蝕(shi)坑的(de)(de)再(zai)鈍化(hua)(hua)(hua)。氮(dan)能(neng)促(cu)進不(bu)(bu)銹鋼鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)中鉻與(yu)鉬的(de)(de)富(fu)集，同(tong)時促(cu)進鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)及其與(yu)金屬基體(ti)間氮(dan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)形(xing)成，從而改善鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)質量并降低缺陷密度，提(ti)高(gao)其穩定性(xing)和對(dui)基體(ti)的(de)(de)保護能(neng)力。氮(dan)能(neng)抑制粗(cu)大富(fu)鉻碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出(chu)，減輕不(bu)(bu)銹鋼基體(ti)的(de)(de)貧鉻，從而降低富(fu)鉻碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)析出(chu)對(dui)耐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)不(bu)(bu)利影響。此(ci)外，氮(dan)還能(neng)與(yu)鋼中的(de)(de)鉬元素(su)協同(tong)改善不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)。

4. 抗疲勞性(xing)能優異

   氮作為強奧氏(shi)體(ti)穩定(ding)元素，能抑制(zhi)循環(huan)應變過程(cheng)中(zhong)形變誘導馬(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)生成(cheng)。此外(wai)，氮在不銹鋼中(zhong)能促進(jin)(jin)短程(cheng)有序的(de)(de)(de)形成(cheng)，進(jin)(jin)而(er)促進(jin)(jin)位錯的(de)(de)(de)平面滑移，增(zeng)加位錯滑移的(de)(de)(de)可(ke)逆性(xing)，降低裂(lie)尖應力(li)集(ji)中(zhong)程(cheng)度及(ji)塑(su)性(xing)累積水平，同時使裂(lie)紋發(fa)生偏折，促進(jin)(jin)裂(lie)紋的(de)(de)(de)閉(bi)合(he)效應，從而(er)延緩疲(pi)勞(lao)裂(lie)紋的(de)(de)(de)擴展。針對(dui)高氮馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼，氮能抑制(zhi)粗大(da)碳化(hua)物在原始奧氏(shi)體(ti)晶(jing)界和馬(ma)氏(shi)體(ti)板(ban)條界析出，改善組織的(de)(de)(de)均勻性(xing)，從而(er)增(zeng)強其接觸疲(pi)勞(lao)性(xing)能。

5. 硬(ying)度高、耐(nai)磨性好(hao)

   氮(dan)的固溶強(qiang)化(hua)(hua)、細晶強(qiang)化(hua)(hua)和析(xi)出強(qiang)化(hua)(hua)，能(neng)(neng)顯(xian)著提(ti)高不銹鋼的硬(ying)度。在提(ti)高不銹鋼硬(ying)度的基礎上，氮(dan)也能(neng)(neng)提(ti)高其加工硬(ying)化(hua)(hua)能(neng)(neng)力，從而增強(qiang)其耐磨損性(xing)能(neng)(neng)。

6. 抗氫脆性能好

   氮具有(you)強穩(wen)定奧氏體的(de)(de)作用，能抑(yi)(yi)制(zhi)氫(qing)誘導(dao)馬氏體相變；能抑(yi)(yi)制(zhi)氫(qing)在(zai)外加應(ying)力作用下(xia)向晶(jing)格膨(peng)脹區(qu)(qu)的(de)(de)遷移，使該區(qu)(qu)域(yu)難以(yi)達到(dao)微(wei)裂紋產生及生長(chang)所需的(de)(de)臨(lin)界(jie)氫(qing)濃(nong)度，從(cong)(cong)而抑(yi)(yi)制(zhi)裂紋的(de)(de)形成；減緩(huan)氫(qing)在(zai)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)擴散，抑(yi)(yi)制(zhi)裂紋擴展(zhan)。此外，氮還(huan)能增加氫(qing)在(zai)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)固(gu)溶度，從(cong)(cong)而降(jiang)低不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)氫(qing)脆(cui)敏感性。

7. 生物相容性優異

   高氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼是一種(zhong)以(yi)氮(dan)(dan)代鎳的(de)材(cai)料，能(neng)避免鎳離(li)子溶(rong)出引起的(de)人體過敏反應。氮(dan)(dan)加(jia)入生(sheng)物醫用(yong)不銹(xiu)鋼中，能(neng)促進細(xi)胞增殖，避免炎癥出現，具(ju)有優(you)異的(de)組織相容性(xing)。同時，提(ti)高氮(dan)(dan)含(han)量(liang)能(neng)減小不銹(xiu)鋼表(biao)面與血(xue)液的(de)接觸角，提(ti)高表(biao)面的(de)色散力分量(liang)，提(ti)升抗(kang)血(xue)小板黏附(fu)能(neng)力，延長(chang)動(dong)態(tai)凝血(xue)初凝時間，大(da)幅度降(jiang)低(di)血(xue)栓(shuan)形(xing)成風險，使高氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼具(ju)有優(you)異的(de)血(xue)液相容性(xing)。

8. 低(di)磁導率

   氮作為一種強奧(ao)氏體形成和穩定(ding)化(hua)元素，能顯著擴大奧(ao)氏體相區并(bing)穩定(ding)奧(ao)氏體組織，從(cong)而使高氮奧(ao)氏體不銹鋼保持低的磁導率。