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. 組織細小
在(zai)高氮(dan)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)能夠阻礙晶(jing)界(jie)遷移，細(xi)化晶(jing)粒，也(ye)能顯著擴大奧(ao)氏(shi)體相(xiang)區(qu)，抑制(zhi)或延(yan)緩(huan)金屬間相(xiang)的析(xi)出(chu)。在(zai)高氮(dan)馬氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)能抑制(zhi)鋼(gang)中(zhong)粗(cu)大碳化物(wu)的析(xi)出(chu)，促進彌散細(xi)小氮(dan)化物(wu)的形成(cheng)。此外，固溶氮(dan)和含氮(dan)析(xi)出(chu)相(xiang)能夠釘扎晶(jing)界(jie)，細(xi)化原始奧(ao)氏(shi)體晶(jing)粒。
2. 高強韌性
固溶(rong)氮(dan)能(neng)(neng)引發晶(jing)格畸(ji)變，產生(sheng)固溶(rong)強化(hua)作用；含氮(dan)析出(chu)相能(neng)(neng)細化(hua)晶(jing)粒(li)并阻(zu)礙位錯(cuo)滑移，起(qi)到細晶(jing)強化(hua)和析出(chu)強化(hua)的(de)作用。氮(dan)還(huan)能(neng)(neng)提高(gao)不銹(xiu)鋼中自(zi)由電子的(de)密(mi)度，釘(ding)扎位錯(cuo)，增強晶(jing)格摩擦應力(li)，提高(gao)細晶(jing)強化(hua)的(de)效果(guo)。此外，在奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼中，氮(dan)能(neng)(neng)促(cu)進位錯(cuo)的(de)平(ping)面滑移，增強其(qi)加工(gong)硬化(hua)能(neng)(neng)力(li)，提高(gao)均勻變形能(neng)(neng)力(li)及(ji)流變應力(li)；在馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼中，氮(dan)能(neng)(neng)提高(gao)殘余(yu)奧氏(shi)體含量及(ji)其(qi)穩(wen)定性，增強抵抗裂紋(wen)擴展的(de)能(neng)(neng)力(li)，提高(gao)其(qi)沖擊(ji)韌(ren)性。因此，高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼具有較(jiao)高(gao)的(de)強韌(ren)性。
3. 高耐(nai)蝕性
固溶(rong)氮(dan)可(ke)以消耗(hao)點(dian)(dian)蝕坑中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)H+,改(gai)善局(ju)部腐(fu)蝕環境(jing)，促進(jin)點(dian)(dian)蝕坑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再(zai)鈍化(hua)。氮(dan)能(neng)促進(jin)不(bu)銹(xiu)鋼鈍化(hua)膜中(zhong)(zhong)鉻(ge)與(yu)鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)富集，同時促進(jin)鈍化(hua)膜及其與(yu)金屬基體間氮(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成，從(cong)而改(gai)善鈍化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量并降低缺陷密度(du)，提高(gao)其穩定性(xing)和對(dui)基體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護能(neng)力。氮(dan)能(neng)抑制粗(cu)大富鉻(ge)碳(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)，減(jian)輕不(bu)銹(xiu)鋼基體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貧鉻(ge)，從(cong)而降低富鉻(ge)碳(tan)化(hua)物析出(chu)對(dui)耐蝕性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)利影響。此外，氮(dan)還能(neng)與(yu)鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉬(mu)元素協同改(gai)善不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。
4. 抗疲(pi)勞性能優(you)異
氮作(zuo)為強(qiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)穩定元素，能抑制循環應(ying)變過程中(zhong)形變誘導馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)生成。此外(wai)，氮在不銹鋼(gang)中(zhong)能促進短程有序(xu)的(de)(de)形成，進而促進位錯(cuo)的(de)(de)平(ping)面滑移(yi)(yi)，增(zeng)加(jia)位錯(cuo)滑移(yi)(yi)的(de)(de)可逆性，降(jiang)低裂(lie)(lie)尖應(ying)力集(ji)中(zhong)程度及塑性累積水(shui)平(ping)，同時使裂(lie)(lie)紋(wen)發(fa)生偏折，促進裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)閉合(he)效應(ying)，從而延緩疲勞裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)擴(kuo)展。針對高氮馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)，氮能抑制粗大碳化物在原始奧(ao)氏(shi)體(ti)晶界和馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)板(ban)條界析出，改善組(zu)織的(de)(de)均勻性，從而增(zeng)強(qiang)其(qi)接(jie)觸疲勞性能。
5. 硬度高、耐(nai)磨性好
氮的固溶強(qiang)(qiang)化(hua)、細晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)和析出強(qiang)(qiang)化(hua)，能(neng)顯著提(ti)高(gao)(gao)(gao)不(bu)銹鋼的硬度。在(zai)提(ti)高(gao)(gao)(gao)不(bu)銹鋼硬度的基礎上，氮也(ye)能(neng)提(ti)高(gao)(gao)(gao)其加工硬化(hua)能(neng)力，從而增強(qiang)(qiang)其耐磨損(sun)性能(neng)。
6. 抗氫脆(cui)性能好
氮具(ju)有強穩定奧氏(shi)體的(de)作用(yong)(yong)，能(neng)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)氫誘導馬氏(shi)體相變；能(neng)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)氫在外(wai)加應力作用(yong)(yong)下向晶格(ge)膨脹區的(de)遷移，使該區域難以達(da)到微裂(lie)紋產生及生長所需的(de)臨界氫濃度，從(cong)而(er)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)裂(lie)紋的(de)形成；減緩氫在不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)擴散(san)，抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)裂(lie)紋擴展。此(ci)外(wai)，氮還能(neng)增加氫在不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)固溶度，從(cong)而(er)降低不銹(xiu)鋼的(de)氫脆敏感性(xing)。
7. 生物相容(rong)性優(you)異
高氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是一(yi)種以(yi)氮(dan)代鎳的材料(liao)，能(neng)避(bi)免鎳離子(zi)溶出引(yin)起(qi)的人體過(guo)敏反(fan)應。氮(dan)加入生物(wu)醫用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，能(neng)促進細胞增殖，避(bi)免炎癥出現(xian)，具有優異的組織相(xiang)(xiang)容(rong)性(xing)(xing)。同時(shi)，提高氮(dan)含量能(neng)減小不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面與血(xue)(xue)(xue)液(ye)的接觸(chu)角(jiao)，提高表面的色散力(li)分量，提升抗血(xue)(xue)(xue)小板黏(nian)附能(neng)力(li)，延長動態凝血(xue)(xue)(xue)初凝時(shi)間，大幅度(du)降低血(xue)(xue)(xue)栓形成風險(xian)，使高氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有優異的血(xue)(xue)(xue)液(ye)相(xiang)(xiang)容(rong)性(xing)(xing)。
8. 低磁導率
氮(dan)作為一種強奧氏(shi)體(ti)形成(cheng)和穩定(ding)化元(yuan)素，能顯著擴大(da)奧氏(shi)體(ti)相區并穩定(ding)奧氏(shi)體(ti)組織(zhi)，從而使高氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)保持低的磁導率。
