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，根據氮在奧氏體不銹鋼(gang)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. 組織細(xi)小
在高氮(dan)(dan)(dan)(dan)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中，氮(dan)(dan)(dan)(dan)能夠(gou)阻礙晶界遷移，細(xi)化晶粒，也能顯著擴大奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)區，抑(yi)制或延緩金屬(shu)間相(xiang)的析(xi)出(chu)。在高氮(dan)(dan)(dan)(dan)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中，氮(dan)(dan)(dan)(dan)能抑(yi)制鋼中粗大碳化物的析(xi)出(chu)，促進彌散細(xi)小氮(dan)(dan)(dan)(dan)化物的形成。此外，固溶氮(dan)(dan)(dan)(dan)和含(han)氮(dan)(dan)(dan)(dan)析(xi)出(chu)相(xiang)能夠(gou)釘扎晶界，細(xi)化原始奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)晶粒。
2. 高強韌性
固(gu)溶氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)引(yin)發晶(jing)格(ge)畸變，產生(sheng)固(gu)溶強化(hua)(hua)作(zuo)用；含氮(dan)(dan)(dan)析出相能(neng)(neng)(neng)細化(hua)(hua)晶(jing)粒并阻(zu)礙位(wei)錯滑移，起到(dao)細晶(jing)強化(hua)(hua)和析出強化(hua)(hua)的(de)(de)作(zuo)用。氮(dan)(dan)(dan)還能(neng)(neng)(neng)提(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)自(zi)由(you)電子的(de)(de)密度(du)，釘扎位(wei)錯，增強晶(jing)格(ge)摩擦應力(li)，提(ti)高細晶(jing)強化(hua)(hua)的(de)(de)效果。此外，在奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)，氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)促進(jin)位(wei)錯的(de)(de)平面滑移，增強其(qi)加工硬化(hua)(hua)能(neng)(neng)(neng)力(li)，提(ti)高均勻(yun)變形能(neng)(neng)(neng)力(li)及(ji)流變應力(li)；在馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)，氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)(neng)提(ti)高殘余奧氏體含量及(ji)其(qi)穩定性(xing)(xing)，增強抵抗(kang)裂紋擴(kuo)展的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)力(li)，提(ti)高其(qi)沖(chong)擊(ji)韌性(xing)(xing)。因此，高氮(dan)(dan)(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有較(jiao)高的(de)(de)強韌性(xing)(xing)。
3. 高耐蝕(shi)性
固(gu)溶氮(dan)可(ke)以消耗(hao)點蝕(shi)坑(keng)中的(de)(de)H+,改(gai)善局部腐蝕(shi)環境，促進(jin)點蝕(shi)坑(keng)的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)。氮(dan)能(neng)促進(jin)不(bu)銹鋼(gang)鈍(dun)化(hua)膜(mo)中鉻與鉬的(de)(de)富(fu)(fu)集，同時促進(jin)鈍(dun)化(hua)膜(mo)及其(qi)與金(jin)屬基體間氮(dan)化(hua)物的(de)(de)形成，從而(er)改(gai)善鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)質量并(bing)降低缺(que)陷密度(du)，提高(gao)其(qi)穩定性(xing)和對基體的(de)(de)保護能(neng)力。氮(dan)能(neng)抑制粗大富(fu)(fu)鉻碳化(hua)物的(de)(de)析(xi)出，減輕不(bu)銹鋼(gang)基體的(de)(de)貧鉻，從而(er)降低富(fu)(fu)鉻碳化(hua)物析(xi)出對耐(nai)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)不(bu)利影(ying)響(xiang)。此外(wai)，氮(dan)還能(neng)與鋼(gang)中的(de)(de)鉬元素協同改(gai)善不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)。
4. 抗疲(pi)勞性能優(you)異
氮(dan)作為強奧氏(shi)體穩定元素(su)，能抑制循環應變過程(cheng)(cheng)中(zhong)形變誘導馬氏(shi)體的(de)(de)生成(cheng)。此外，氮(dan)在不(bu)銹鋼中(zhong)能促進(jin)短程(cheng)(cheng)有序的(de)(de)形成(cheng)，進(jin)而(er)促進(jin)位(wei)錯的(de)(de)平面(mian)滑移，增加位(wei)錯滑移的(de)(de)可(ke)逆性(xing)，降低裂(lie)尖應力集中(zhong)程(cheng)(cheng)度及塑性(xing)累積(ji)水(shui)平，同時使裂(lie)紋(wen)(wen)發生偏(pian)折，促進(jin)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)閉(bi)合效(xiao)應，從而(er)延(yan)緩疲(pi)勞(lao)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)擴展。針對高(gao)氮(dan)馬氏(shi)體不(bu)銹鋼，氮(dan)能抑制粗大碳化物在原(yuan)始奧氏(shi)體晶界(jie)和馬氏(shi)體板(ban)條(tiao)界(jie)析出(chu)，改善組織的(de)(de)均勻性(xing)，從而(er)增強其接觸疲(pi)勞(lao)性(xing)能。
5. 硬度高、耐磨性好
氮的(de)固(gu)溶強化、細晶強化和(he)析出強化，能(neng)顯著提(ti)(ti)高(gao)不(bu)銹鋼的(de)硬(ying)度。在提(ti)(ti)高(gao)不(bu)銹鋼硬(ying)度的(de)基礎上(shang)，氮也能(neng)提(ti)(ti)高(gao)其加工(gong)硬(ying)化能(neng)力，從而(er)增強其耐磨損性能(neng)。
6. 抗氫脆性能好
氮(dan)具有強(qiang)穩定奧氏體(ti)的(de)作用(yong)(yong)，能抑制氫(qing)(qing)(qing)誘導馬氏體(ti)相變；能抑制氫(qing)(qing)(qing)在外加(jia)應力作用(yong)(yong)下(xia)向晶格(ge)膨(peng)脹(zhang)區的(de)遷移，使該區域(yu)難以達到微(wei)裂(lie)紋(wen)產生(sheng)及生(sheng)長所需的(de)臨界氫(qing)(qing)(qing)濃度，從而抑制裂(lie)紋(wen)的(de)形成；減緩(huan)氫(qing)(qing)(qing)在不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)擴(kuo)散，抑制裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展(zhan)。此外，氮(dan)還能增加(jia)氫(qing)(qing)(qing)在不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)固溶(rong)度，從而降低不(bu)銹鋼的(de)氫(qing)(qing)(qing)脆敏感性。
7. 生物相容性優異
高氮(dan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)是一種(zhong)以氮(dan)代鎳的材(cai)料，能(neng)避免鎳離子溶(rong)出引(yin)起(qi)的人體(ti)過敏反應。氮(dan)加入生(sheng)物醫用不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)，能(neng)促進細(xi)胞增殖(zhi)，避免炎癥(zheng)出現，具(ju)有優異(yi)的組織相容性(xing)。同時，提(ti)高氮(dan)含量(liang)(liang)能(neng)減(jian)小不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)表(biao)面與(yu)血(xue)液的接觸(chu)角，提(ti)高表(biao)面的色散(san)力分量(liang)(liang)，提(ti)升抗血(xue)小板黏附能(neng)力，延長動(dong)態(tai)凝(ning)血(xue)初(chu)凝(ning)時間，大幅(fu)度(du)降低血(xue)栓形成風險，使高氮(dan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具(ju)有優異(yi)的血(xue)液相容性(xing)。
8. 低磁(ci)導率
氮作(zuo)為一種強奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)成和穩(wen)定化元素，能顯著擴大奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)區并(bing)穩(wen)定奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)組織，從而使高氮奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼保持低的(de)磁導率。
