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(bu)銹鋼(gang)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(gao)氮不銹鋼”。

1. 組織細(xi)小

   在(zai)高氮奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼中(zhong)，氮能(neng)夠阻礙(ai)晶界(jie)遷移，細化(hua)晶粒(li)，也能(neng)顯著擴大(da)奧(ao)氏體相區，抑制或延緩金屬間相的析(xi)(xi)出(chu)。在(zai)高氮馬氏體不銹(xiu)鋼中(zhong)，氮能(neng)抑制鋼中(zhong)粗大(da)碳化(hua)物的析(xi)(xi)出(chu)，促進彌散(san)細小氮化(hua)物的形(xing)成(cheng)。此外，固溶氮和含氮析(xi)(xi)出(chu)相能(neng)夠釘扎晶界(jie)，細化(hua)原始奧(ao)氏體晶粒(li)。

2. 高強韌性

   固溶氮(dan)能(neng)(neng)引發晶(jing)(jing)格(ge)(ge)畸變(bian)，產生固溶強(qiang)(qiang)化(hua)作用(yong)；含氮(dan)析(xi)出相能(neng)(neng)細(xi)(xi)化(hua)晶(jing)(jing)粒并阻礙(ai)位錯(cuo)(cuo)滑(hua)移，起(qi)到細(xi)(xi)晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)和析(xi)出強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)作用(yong)。氮(dan)還能(neng)(neng)提高(gao)(gao)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)自由電子的(de)(de)(de)密度，釘(ding)扎(zha)位錯(cuo)(cuo)，增強(qiang)(qiang)晶(jing)(jing)格(ge)(ge)摩擦應(ying)力(li)(li)，提高(gao)(gao)細(xi)(xi)晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)效果(guo)。此外，在奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)，氮(dan)能(neng)(neng)促進(jin)位錯(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)平面(mian)滑(hua)移，增強(qiang)(qiang)其加工硬化(hua)能(neng)(neng)力(li)(li)，提高(gao)(gao)均勻變(bian)形能(neng)(neng)力(li)(li)及(ji)流變(bian)應(ying)力(li)(li)；在馬(ma)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)，氮(dan)能(neng)(neng)提高(gao)(gao)殘(can)余奧(ao)氏體含量及(ji)其穩定性(xing)，增強(qiang)(qiang)抵抗裂紋擴展的(de)(de)(de)能(neng)(neng)力(li)(li)，提高(gao)(gao)其沖擊韌(ren)性(xing)。因此，高(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)韌(ren)性(xing)。

3. 高耐(nai)蝕性

   固(gu)溶(rong)氮(dan)可以消耗點蝕坑(keng)(keng)中(zhong)的(de)(de)(de)H+,改(gai)(gai)善(shan)局(ju)部腐(fu)蝕環境，促進(jin)點蝕坑(keng)(keng)的(de)(de)(de)再鈍化。氮(dan)能(neng)促進(jin)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鈍化膜中(zhong)鉻(ge)與(yu)(yu)鉬(mu)的(de)(de)(de)富集，同時(shi)促進(jin)鈍化膜及其與(yu)(yu)金屬基體(ti)間氮(dan)化物的(de)(de)(de)形成，從(cong)而改(gai)(gai)善(shan)鈍化膜的(de)(de)(de)質量(liang)并降低缺陷密度，提高(gao)其穩定性(xing)和對(dui)基體(ti)的(de)(de)(de)保護能(neng)力。氮(dan)能(neng)抑制(zhi)粗大(da)富鉻(ge)碳(tan)(tan)化物的(de)(de)(de)析(xi)出，減輕(qing)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)基體(ti)的(de)(de)(de)貧鉻(ge)，從(cong)而降低富鉻(ge)碳(tan)(tan)化物析(xi)出對(dui)耐蝕性(xing)的(de)(de)(de)不(bu)利(li)影響。此(ci)外，氮(dan)還能(neng)與(yu)(yu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)鉬(mu)元素協同改(gai)(gai)善(shan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。

4. 抗疲勞性能優異

   氮(dan)作為強奧氏(shi)體(ti)穩定元素，能(neng)抑(yi)制循環應變(bian)過程(cheng)中形(xing)變(bian)誘導馬氏(shi)體(ti)的生成。此外，氮(dan)在(zai)不(bu)銹鋼(gang)中能(neng)促(cu)進(jin)短程(cheng)有序的形(xing)成，進(jin)而促(cu)進(jin)位錯(cuo)的平(ping)(ping)面(mian)滑(hua)移，增(zeng)加位錯(cuo)滑(hua)移的可逆性(xing)，降低裂尖(jian)應力集中程(cheng)度及塑(su)性(xing)累(lei)積水平(ping)(ping)，同(tong)時使裂紋發(fa)生偏(pian)折，促(cu)進(jin)裂紋的閉合效應，從(cong)而延(yan)緩(huan)疲勞裂紋的擴展。針對高氮(dan)馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)，氮(dan)能(neng)抑(yi)制粗(cu)大碳化物在(zai)原始奧氏(shi)體(ti)晶(jing)界(jie)(jie)和馬氏(shi)體(ti)板(ban)條(tiao)界(jie)(jie)析出，改善組(zu)織的均勻性(xing)，從(cong)而增(zeng)強其接觸疲勞性(xing)能(neng)。

5. 硬度高、耐(nai)磨性好

   氮的固(gu)溶強(qiang)化(hua)(hua)、細晶強(qiang)化(hua)(hua)和析(xi)出強(qiang)化(hua)(hua)，能(neng)顯(xian)著提(ti)高不(bu)銹鋼的硬度。在提(ti)高不(bu)銹鋼硬度的基礎上，氮也能(neng)提(ti)高其加工硬化(hua)(hua)能(neng)力，從(cong)而增強(qiang)其耐磨損性能(neng)。

6. 抗氫脆性能好

   氮具有強穩定奧氏(shi)(shi)體的(de)作用，能抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)誘(you)導馬氏(shi)(shi)體相(xiang)變；能抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)在(zai)外加應力作用下向晶格膨(peng)脹區的(de)遷移，使(shi)該(gai)區域難以達到(dao)微(wei)裂紋產生及生長所(suo)需的(de)臨界氫(qing)濃度(du)，從而(er)抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)裂紋的(de)形(xing)成；減緩氫(qing)在(zai)不銹鋼(gang)中的(de)擴散，抑(yi)(yi)(yi)制(zhi)(zhi)裂紋擴展。此外，氮還能增加氫(qing)在(zai)不銹鋼(gang)中的(de)固溶度(du)，從而(er)降低不銹鋼(gang)的(de)氫(qing)脆敏感性。

7. 生物(wu)相容性(xing)優(you)異

   高(gao)氮不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是一種以氮代鎳的材(cai)料，能(neng)避免鎳離子溶出引起的人體(ti)過敏反應。氮加(jia)入生物醫用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，能(neng)促(cu)進細(xi)胞增殖，避免炎癥出現，具(ju)有優(you)異的組織(zhi)相容性(xing)(xing)。同時，提高(gao)氮含量能(neng)減小不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面與血(xue)液的接觸(chu)角，提高(gao)表面的色散力(li)分(fen)量，提升抗血(xue)小板黏附(fu)能(neng)力(li)，延長(chang)動態(tai)凝血(xue)初(chu)凝時間，大幅度降低血(xue)栓形成(cheng)風險，使高(gao)氮不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有優(you)異的血(xue)液相容性(xing)(xing)。

8. 低(di)磁導率

   氮(dan)作為一種強奧氏(shi)體(ti)形成和穩定化元素，能顯著(zhu)擴(kuo)大奧氏(shi)體(ti)相(xiang)區(qu)并穩定奧氏(shi)體(ti)組(zu)織，從而使高氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)保持(chi)低的磁導率(lv)。