相對于目前已工業化的常壓／真空冶金工藝流程，加壓冶金是制備高性能高氮(dan)不銹鋼的有效途徑，也是強化冶金過程和改善凝固組織的重要手段，必將成為冶金學科新的增長點。氮作為一種廉價、環境友好的合金元素加入不銹(xiu)鋼中，能顯著改善其力學和腐蝕等諸多性能。隨著加壓冶金裝備和制備技術的發展及氮作用機制的更深入研究，氮將在不銹鋼中得到更廣泛的應用，極大地促進高性能高氮不銹鋼的研發和應用領域拓展。未來，在不斷提升性能的同時，高氮不銹鋼的制造成本將會不斷降低，從而將進一步擴大高氮不銹鋼的應用范圍。高氮不銹鋼的抗拉強度目前最高已能達到3600MPa,不久的將來可能會超過4000MPa,并且仍保持良好的韌性和高的耐腐蝕性能。因此可以預計，高氮不銹鋼將在航空航天、石油、化工、能源、交通運輸、海洋工程、建筑和軍事等諸多領域得到更廣泛的應用。

  高(gao)(gao)(gao)氮不銹(xiu)鋼(gang)(gang)作為(wei)材料研發(fa)(fa)的一個新(xin)領域(yu)，發(fa)(fa)展(zhan)潛力巨大(da)。雖然圍繞高(gao)(gao)(gao)氮不銹(xiu)鋼(gang)(gang)冶金學(xue)基(ji)礎、制備技術(shu)、組織和性能、焊(han)接等(deng)方面開展(zhan)了大(da)量研究(jiu)，但尚(shang)有很多(duo)急(ji)需解(jie)決的問題(ti)，特(te)別是(shi)我(wo)國在高(gao)(gao)(gao)氮不銹(xiu)鋼(gang)(gang)基(ji)礎研究(jiu)、工業化的加壓(ya)冶金關鍵(jian)裝備研發(fa)(fa)、加壓(ya)冶金制備技術(shu)等(deng)方面相對(dui)薄弱。為(wei)了推動高(gao)(gao)(gao)氮不銹(xiu)鋼(gang)(gang)向高(gao)(gao)(gao)性能、低成本(ben)、規模化方向發(fa)(fa)展(zhan)，需解(jie)決以下(xia)關鍵(jian)科學(xue)和技術(shu)問題(ti)。

   1. 雖然科研(yan)(yan)工作者對氮(dan)(dan)在不銹鋼熔體(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解行(xing)為進(jin)行(xing)了大量研(yan)(yan)究(jiu)，并(bing)建(jian)立了氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度模(mo)(mo)型和(he)(he)動力(li)(li)學模(mo)(mo)型，但大部分氮(dan)(dan)含量數(shu)據是常壓(ya)(ya)(ya)(ya)下測量的(de)(de)(de)(de)(de)，加壓(ya)(ya)(ya)(ya)下的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據仍比較(jiao)匱乏，需進(jin)一步完善，且氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解動力(li)(li)學的(de)(de)(de)(de)(de)限制(zhi)性環節尚存在一定爭(zheng)議。研(yan)(yan)究(jiu)表明，加壓(ya)(ya)(ya)(ya)凝固(gu)能(neng)夠強化(hua)冷(leng)卻、細化(hua)枝晶(jing)組織，抑制(zhi)疏松縮孔(kong)，改善偏(pian)析(xi)、夾雜物和(he)(he)析(xi)出(chu)相分布，但凝固(gu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)與偏(pian)析(xi)度和(he)(he)氣孔(kong)形成之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)定量關(guan)系仍需深入研(yan)(yan)究(jiu)。氮(dan)(dan)含量的(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)確(que)控(kong)制(zhi)與冶煉過程(cheng)(cheng)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解行(xing)為和(he)(he)凝固(gu)過程(cheng)(cheng)中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)析(xi)行(xing)為密切相關(guan)，但如何精(jing)確(que)定量化(hua)冶煉和(he)(he)凝固(gu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)，以(yi)實現鋼中氮(dan)(dan)含量和(he)(he)氮(dan)(dan)均勻性的(de)(de)(de)(de)(de)精(jing)確(que)控(kong)制(zhi)，仍然是值得重點(dian)關(guan)注的(de)(de)(de)(de)(de)問題。

   2. 高(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)快(kuai)速增氮(dan)(dan)且(qie)易于(yu)精確控(kong)(kong)氮(dan)(dan)、適合(he)(he)于(yu)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)大規(gui)模生產、相對(dui)低成(cheng)(cheng)本的(de)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)制備(bei)技術將(jiang)是(shi)未來的(de)發展方(fang)向。目前，添加(jia)(jia)氮(dan)(dan)化(hua)合(he)(he)金(jin)的(de)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)電渣重(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)是(shi)商(shang)業(ye)(ye)化(hua)生產高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)有效(xiao)(xiao)手(shou)段(duan)，但存在冶(ye)煉(lian)過(guo)(guo)程渣池(chi)沸騰、氮(dan)(dan)分(fen)布不均(jun)和(he)易增硅(gui)等問題(ti)，需二次重(zhong)(zhong)熔(rong)(rong)以改善氮(dan)(dan)元素(su)分(fen)布均(jun)勻性，成(cheng)(cheng)本較(jiao)高(gao)(gao)(gao)，且(qie)為獲得較(jiao)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)含量，需提高(gao)(gao)(gao)熔(rong)(rong)煉(lian)壓(ya)(ya)(ya)力，而這會加(jia)(jia)速設備(bei)損耗(hao)。相對(dui)于(yu)單步法工(gong)藝，加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)感應(ying)／加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)(gang)包(bao)＋加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)電渣雙聯工(gong)藝將(jiang)氮(dan)(dan)合(he)(he)金(jin)化(hua)任務以及凝固組織調控(kong)(kong)和(he)純凈度提升(sheng)任務進行分(fen)解，與常(chang)規(gui)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)精煉(lian)裝備(bei)聯合(he)(he)，對(dui)于(yu)制備(bei)高(gao)(gao)(gao)純、均(jun)質(zhi)(zhi)、氮(dan)(dan)含量精確可控(kong)(kong)的(de)高(gao)(gao)(gao)品質(zhi)(zhi)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)優勢顯著(zhu)。但仍(reng)面(mian)臨加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)感應(ying)／加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)(gang)包(bao)大型化(hua)過(guo)(guo)程中的(de)系(xi)列設計和(he)制造問題(ti)，同時(shi)與之配套(tao)的(de)工(gong)業(ye)(ye)化(hua)制備(bei)技術仍(reng)需完(wan)善。

   3. 大(da)量研(yan)究表明(ming)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)夠顯著改善不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)力(li)學和(he)腐(fu)蝕(shi)等諸多性(xing)(xing)能(neng)(neng)，但相(xiang)關(guan)機制仍存在一些爭(zheng)議。例如：氮(dan)(dan)(dan)(dan)促(cu)進短程(cheng)有序的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)缺(que)(que)(que)乏(fa)直(zhi)接的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗證(zheng)據(ju)，是(shi)(shi)(shi)否能(neng)(neng)促(cu)進位錯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平面(mian)滑移，提高(gao)加工硬化(hua)能(neng)(neng)力(li)，進而(er)改善高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)塑性(xing)(xing)也(ye)存在爭(zheng)議。氮(dan)(dan)(dan)(dan)促(cu)進NH3/NH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)可提高(gao)局(ju)部(bu)溶(rong)(rong)液pH,促(cu)進鈍化(hua)膜中(zhong)鉻(ge)和(he)鉬(mu)富(fu)集是(shi)(shi)(shi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)改善不銹鋼(gang)點蝕(shi)和(he)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)廣為接受的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)，其(qi)本質(zhi)上是(shi)(shi)(shi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解影(ying)響(xiang)(xiang)了(le)(le)其(qi)他(ta)元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解和(he)沉(chen)積過(guo)程(cheng)，但局(ju)部(bu)溶(rong)(rong)液pH的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改善如何(he)影(ying)響(xiang)(xiang)其(qi)他(ta)元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解和(he)沉(chen)積過(guo)程(cheng)及(ji)其(qi)影(ying)響(xiang)(xiang)程(cheng)度缺(que)(que)(que)乏(fa)相(xiang)關(guan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)計(ji)算。此外(wai)，從原子(zi)尺度揭(jie)示氮(dan)(dan)(dan)(dan)對位錯、層(ceng)錯和(he)孿晶等晶格缺(que)(que)(que)陷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)規律仍需深(shen)(shen)入研(yan)究。基于以氮(dan)(dan)(dan)(dan)代(dai)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)合金設(she)計(ji)理念，開發了(le)(le)系列(lie)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)工模(mo)具鋼(gang)和(he)軸(zhou)承鋼(gang)，其(qi)核心是(shi)(shi)(shi)細小彌散(san)氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)(chu)影(ying)響(xiang)(xiang)了(le)(le)粗大(da)碳(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)(chu)過(guo)程(cheng)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固溶(rong)(rong)強(qiang)化(hua)和(he)析(xi)出(chu)(chu)(chu)強(qiang)化(hua)改善了(le)(le)材料的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)韌性(xing)(xing)。然而(er)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)與釩協同(tong)如何(he)影(ying)響(xiang)(xiang)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)工模(mo)具鋼(gang)和(he)軸(zhou)承鋼(gang)中(zhong)析(xi)出(chu)(chu)(chu)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)過(guo)程(cheng)，進而(er)影(ying)響(xiang)(xiang)其(qi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究尚需深(shen)(shen)入。

   4. 作為(wei)(wei)正在繁榮發展的(de)高(gao)氮(dan)(dan)馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)（如(ru)工模具(ju)鋼(gang)、軸承(cheng)鋼(gang)等(deng)），與之配套(tao)的(de)熱處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)是調(diao)控其析(xi)出相（碳化(hua)物、氮(dan)(dan)化(hua)物等(deng)）及馬(ma)氏(shi)體(ti)和殘余奧氏(shi)體(ti)含量、形態、尺(chi)寸和分布等(deng)組(zu)織(zhi)，決定產品最終性能(neng)(neng)、服役壽命和可靠性的(de)關鍵環節。發展新型的(de)熱處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)［如(ru)淬火－深冷－配分－回火（Q-C-P-T)],明晰高(gao)氮(dan)(dan)馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)在熱處(chu)(chu)理(li)過(guo)程中(zhong)的(de)組(zu)織(zhi)演變規律，闡明氮(dan)(dan)元素的(de)擴(kuo)散行為(wei)(wei)及其對組(zu)織(zhi)和性能(neng)(neng)的(de)影響(xiang)機理(li)，以實現組(zu)織(zhi)和性能(neng)(neng)的(de)精確調(diao)控將(jiang)是熱處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)的(de)研究熱點。

   5. 高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技(ji)術仍(reng)是制約(yue)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)品種開(kai)(kai)發(fa)和(he)工程化(hua)廣泛應用的(de)(de)瓶(ping)頸之一(yi)(yi)。針(zhen)對(dui)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)傳統熔焊(han)(han)(han)(han)中仍(reng)存在(zai)氮(dan)(dan)氣(qi)逸(yi)出導致氮(dan)(dan)損失、氮(dan)(dan)化(hua)物大(da)量析(xi)出等(deng)難題，固相連(lian)接(jie)(jie)(jie)的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)摩(mo)擦(ca)焊(han)(han)(han)(han)技(ji)術為高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)高(gao)(gao)質量焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)提(ti)供一(yi)(yi)條新(xin)思路和(he)新(xin)途徑。由于高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)(gao)的(de)(de)熔點、硬度、加工硬化(hua)能(neng)力，該技(ji)術仍(reng)存在(zai)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)針(zhen)磨損問題比較嚴重(zhong)，且無法高(gao)(gao)質量焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)很厚的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)件(jian)等(deng)問題。激光輔(fu)助加熱(re)(re)的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)摩(mo)擦(ca)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)將是高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)技(ji)術未來(lai)的(de)(de)發(fa)展(zhan)方向，通(tong)過精確控制激光能(neng)量輸入(ru)和(he)預熱(re)(re)區域對(dui)焊(han)(han)(han)(han)件(jian)預熱(re)(re)，降低(di)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)需要(yao)的(de)(de)摩(mo)擦(ca)熱(re)(re)和(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)頭在(zai)敏化(hua)溫(wen)度停(ting)留時(shi)間，從而一(yi)(yi)定程度上減輕攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)針(zhen)的(de)(de)磨損和(he)減小焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)熱(re)(re)影響區的(de)(de)氮(dan)(dan)化(hua)物等(deng)二(er)次相析(xi)出傾向，提(ti)高(gao)(gao)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)速度和(he)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)質量。因此(ci)，急需對(dui)激光輔(fu)助加熱(re)(re)的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)摩(mo)擦(ca)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)(jie)工藝(yi)理論、模擬(ni)、性能(neng)及相關(guan)機(ji)理方面(mian)開(kai)(kai)展(zhan)深入(ru)研究(jiu)。此(ci)外，發(fa)展(zhan)加壓(ya)熔焊(han)(han)(han)(han)裝備、工藝(yi)并(bing)開(kai)(kai)展(zhan)相關(guan)基礎研究(jiu)，也是解(jie)決常壓(ya)下(xia)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)熔焊(han)(han)(han)(han)難題的(de)(de)有效途徑。

   6. 我國(guo)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹鋼(gang)的(de)研(yan)發(fa)尚處于(yu)起步階(jie)段，尤其是(shi)此類材料在(zai)典型服(fu)役(yi)(yi)環(huan)境中性能(neng)劣化(hua)的(de)行(xing)(xing)為(wei)(wei)(wei)、失(shi)(shi)效機理(li)等(deng)(deng)方面(mian)的(de)研(yan)究(jiu)薄弱，實際服(fu)役(yi)(yi)環(huan)境下的(de)相(xiang)關(guan)數據(ju)(ju)積累(lei)更為(wei)(wei)(wei)缺(que)乏(fa)，例(li)如：艦(jian)載(zai)機用(yong)(yong)航空高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹軸(zhou)承鋼(gang)在(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)(gao)速、重載(zai)條件下的(de)腐蝕疲勞失(shi)(shi)效機制(zhi)，海(hai)洋工程(cheng)(cheng)裝備用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)高(gao)(gao)(gao)氯(lv)離子濃度、高(gao)(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)(gao)濕(shi)、浪涌、飛濺、海(hai)洋生(sheng)物多(duo)等(deng)(deng)復(fu)雜海(hai)洋環(huan)境中腐蝕行(xing)(xing)為(wei)(wei)(wei)及(ji)失(shi)(shi)效機理(li)，相(xiang)關(guan)基礎數據(ju)(ju)的(de)缺(que)失(shi)(shi)嚴(yan)重制(zhi)約了高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹鋼(gang)的(de)研(yan)發(fa)進程(cheng)(cheng)和大規模應(ying)(ying)用(yong)(yong)。因此，急(ji)需建立(li)模擬高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)典型服(fu)役(yi)(yi)環(huan)境中性能(neng)劣化(hua)的(de)研(yan)究(jiu)方法，闡明(ming)其失(shi)(shi)效機制(zhi)；同時(shi)，加強服(fu)役(yi)(yi)性能(neng)數據(ju)(ju)積累(lei)，為(wei)(wei)(wei)合金(jin)成分的(de)進一步優化(hua)和應(ying)(ying)用(yong)(yong)領域的(de)拓展提(ti)供強有力(li)的(de)數據(ju)(ju)支撐(cheng)。