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不(bu)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)氮(dan)不銹鋼(gang)作為材料(liao)研(yan)發的一(yi)個(ge)新領域(yu)，發展潛力巨大。雖(sui)然圍繞高(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)冶金(jin)學(xue)(xue)基礎、制(zhi)備技術(shu)、組(zu)織和(he)性(xing)能、焊接等(deng)方(fang)面開展了(le)大量研(yan)究，但(dan)尚有(you)很多急需解決(jue)的問(wen)(wen)題，特別是我國在(zai)高(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)基礎研(yan)究、工業化的加(jia)壓(ya)冶金(jin)關鍵(jian)(jian)裝備研(yan)發、加(jia)壓(ya)冶金(jin)制(zhi)備技術(shu)等(deng)方(fang)面相對(dui)薄弱。為了(le)推動高(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)向高(gao)性(xing)能、低成(cheng)本、規模化方(fang)向發展，需解決(jue)以下關鍵(jian)(jian)科學(xue)(xue)和(he)技術(shu)問(wen)(wen)題。

   1. 雖然科(ke)研(yan)工作者對氮(dan)在不銹(xiu)鋼(gang)熔體中的(de)溶(rong)解行(xing)為進(jin)行(xing)了大量(liang)(liang)(liang)研(yan)究，并(bing)建(jian)立(li)了氮(dan)溶(rong)解度模型和(he)動力(li)學模型，但(dan)大部(bu)分氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)數據是常壓(ya)下測量(liang)(liang)(liang)的(de)，加壓(ya)下的(de)數據仍(reng)(reng)比較(jiao)匱(kui)乏，需(xu)進(jin)一(yi)步完善，且(qie)氮(dan)溶(rong)解動力(li)學的(de)限制(zhi)性環節(jie)尚存(cun)在一(yi)定爭議。研(yan)究表明(ming)，加壓(ya)凝(ning)固能夠強化冷(leng)卻(que)、細化枝(zhi)晶組(zu)織，抑制(zhi)疏松縮孔(kong)，改(gai)善偏(pian)析(xi)(xi)、夾(jia)雜物和(he)析(xi)(xi)出(chu)相分布，但(dan)凝(ning)固壓(ya)力(li)與偏(pian)析(xi)(xi)度和(he)氣(qi)孔(kong)形成之間的(de)定量(liang)(liang)(liang)關(guan)系仍(reng)(reng)需(xu)深入研(yan)究。氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)精確控制(zhi)與冶(ye)煉(lian)過(guo)程(cheng)氮(dan)的(de)溶(rong)解行(xing)為和(he)凝(ning)固過(guo)程(cheng)中氮(dan)的(de)偏(pian)析(xi)(xi)行(xing)為密切相關(guan)，但(dan)如何(he)精確定量(liang)(liang)(liang)化冶(ye)煉(lian)和(he)凝(ning)固壓(ya)力(li)，以實現鋼(gang)中氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)和(he)氮(dan)均勻性的(de)精確控制(zhi)，仍(reng)(reng)然是值得重(zhong)點(dian)關(guan)注的(de)問(wen)題。

   2. 高(gao)(gao)效快速增(zeng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)且易(yi)于精(jing)(jing)確控(kong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)、適合(he)于工(gong)(gong)業化(hua)大規(gui)模(mo)生產(chan)(chan)、相對(dui)低成本的(de)(de)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)不(bu)銹鋼制(zhi)備技(ji)術(shu)將是(shi)未(wei)來的(de)(de)發展方向。目前，添加氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)合(he)金的(de)(de)加壓(ya)電(dian)渣(zha)(zha)重熔是(shi)商(shang)業化(hua)生產(chan)(chan)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)不(bu)銹鋼的(de)(de)有效手段，但存在冶煉過程渣(zha)(zha)池沸騰、氮(dan)(dan)(dan)(dan)分(fen)(fen)布不(bu)均和易(yi)增(zeng)硅等問題(ti)，需(xu)二(er)次重熔以(yi)改善(shan)氮(dan)(dan)(dan)(dan)元素分(fen)(fen)布均勻性，成本較高(gao)(gao)，且為獲得較高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量(liang)，需(xu)提(ti)高(gao)(gao)熔煉壓(ya)力(li)，而這會加速設(she)(she)備損耗。相對(dui)于單步法工(gong)(gong)藝(yi)，加壓(ya)感應／加壓(ya)鋼包(bao)＋加壓(ya)電(dian)渣(zha)(zha)雙聯(lian)工(gong)(gong)藝(yi)將氮(dan)(dan)(dan)(dan)合(he)金化(hua)任務以(yi)及凝固組織調控(kong)和純凈(jing)度提(ti)升任務進行分(fen)(fen)解，與(yu)常規(gui)工(gong)(gong)業化(hua)精(jing)(jing)煉裝備聯(lian)合(he)，對(dui)于制(zhi)備高(gao)(gao)純、均質(zhi)、氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量(liang)精(jing)(jing)確可控(kong)的(de)(de)高(gao)(gao)品質(zhi)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)不(bu)銹鋼優勢顯著。但仍(reng)(reng)面(mian)臨加壓(ya)感應／加壓(ya)鋼包(bao)大型化(hua)過程中的(de)(de)系列設(she)(she)計和制(zhi)造(zao)問題(ti)，同(tong)時與(yu)之配套的(de)(de)工(gong)(gong)業化(hua)制(zhi)備技(ji)術(shu)仍(reng)(reng)需(xu)完善(shan)。

   3. 大量研究(jiu)表明，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)夠顯著改善不銹鋼(gang)的(de)力學和(he)(he)腐蝕等(deng)諸多性能(neng)(neng)，但相(xiang)關機(ji)制仍存在一些爭(zheng)議(yi)。例如(ru)：氮(dan)(dan)促(cu)進短(duan)程(cheng)(cheng)有(you)序的(de)形成缺乏(fa)直接(jie)的(de)實驗證(zheng)據(ju)，是(shi)否(fou)能(neng)(neng)促(cu)進位錯(cuo)(cuo)的(de)平面滑移，提高(gao)加工(gong)硬化能(neng)(neng)力，進而(er)改善高(gao)氮(dan)(dan)不銹鋼(gang)的(de)強塑性也存在爭(zheng)議(yi)。氮(dan)(dan)促(cu)進NH3/NH的(de)形成可提高(gao)局部溶(rong)液pH,促(cu)進鈍化膜中(zhong)鉻和(he)(he)鉬(mu)富集是(shi)氮(dan)(dan)改善不銹鋼(gang)點蝕和(he)(he)縫隙(xi)腐蝕廣為接(jie)受的(de)理論(lun)，其(qi)(qi)本質上是(shi)氮(dan)(dan)的(de)溶(rong)解(jie)影(ying)響(xiang)(xiang)了(le)其(qi)(qi)他(ta)元(yuan)素的(de)溶(rong)解(jie)和(he)(he)沉積(ji)過程(cheng)(cheng)，但局部溶(rong)液pH的(de)改善如(ru)何影(ying)響(xiang)(xiang)其(qi)(qi)他(ta)元(yuan)素的(de)溶(rong)解(jie)和(he)(he)沉積(ji)過程(cheng)(cheng)及(ji)其(qi)(qi)影(ying)響(xiang)(xiang)程(cheng)(cheng)度缺乏(fa)相(xiang)關的(de)理論(lun)計算。此外(wai)，從原子尺度揭示氮(dan)(dan)對位錯(cuo)(cuo)、層(ceng)錯(cuo)(cuo)和(he)(he)孿(luan)晶等(deng)晶格(ge)缺陷(xian)的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)規律仍需深(shen)入研究(jiu)。基(ji)于以氮(dan)(dan)代(dai)碳的(de)合金設計理念，開發了(le)系(xi)列高(gao)氮(dan)(dan)工(gong)模具鋼(gang)和(he)(he)軸承(cheng)鋼(gang)，其(qi)(qi)核心(xin)是(shi)細(xi)小彌散氮(dan)(dan)化物的(de)析(xi)出(chu)影(ying)響(xiang)(xiang)了(le)粗(cu)大碳化物的(de)析(xi)出(chu)過程(cheng)(cheng)，氮(dan)(dan)的(de)固溶(rong)強化和(he)(he)析(xi)出(chu)強化改善了(le)材料的(de)強韌(ren)性。然(ran)而(er)，氮(dan)(dan)與(yu)釩(fan)協同(tong)如(ru)何影(ying)響(xiang)(xiang)高(gao)氮(dan)(dan)工(gong)模具鋼(gang)和(he)(he)軸承(cheng)鋼(gang)中(zhong)析(xi)出(chu)相(xiang)的(de)形成過程(cheng)(cheng)，進而(er)影(ying)響(xiang)(xiang)其(qi)(qi)性能(neng)(neng)的(de)研究(jiu)尚需深(shen)入。

   4. 作為正在(zai)繁榮發(fa)展的(de)高(gao)(gao)氮馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼（如(ru)(ru)工(gong)模具鋼、軸承鋼等(deng)），與(yu)之配套(tao)的(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝(yi)(yi)是調控其析出相(xiang)（碳化物、氮化物等(deng)）及(ji)馬(ma)氏(shi)體和(he)(he)殘(can)余奧氏(shi)體含(han)量、形態、尺寸(cun)和(he)(he)分布(bu)等(deng)組(zu)織(zhi)，決定產品最終性(xing)(xing)能、服役壽命(ming)和(he)(he)可靠性(xing)(xing)的(de)關鍵(jian)環節。發(fa)展新型(xing)的(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝(yi)(yi)［如(ru)(ru)淬火－深冷－配分－回火（Q-C-P-T)],明(ming)晰高(gao)(gao)氮馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)過程(cheng)中的(de)組(zu)織(zhi)演變規律，闡明(ming)氮元素的(de)擴(kuo)散行為及(ji)其對(dui)組(zu)織(zhi)和(he)(he)性(xing)(xing)能的(de)影響機理(li)，以(yi)實現組(zu)織(zhi)和(he)(he)性(xing)(xing)能的(de)精確調控將是熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)研究熱(re)(re)點。

   5. 高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技術(shu)(shu)(shu)仍(reng)是制約高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)品種開發(fa)和(he)工(gong)(gong)(gong)程化廣泛應用的(de)瓶頸之一。針對高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)傳統(tong)熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)中仍(reng)存在(zai)氮(dan)(dan)氣(qi)逸出(chu)導致氮(dan)(dan)損(sun)失(shi)、氮(dan)(dan)化物大量(liang)析出(chu)等(deng)(deng)難題(ti)，固(gu)相連接(jie)(jie)的(de)攪(jiao)(jiao)拌摩擦焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)技術(shu)(shu)(shu)為高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)高(gao)(gao)(gao)質(zhi)量(liang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)提供一條新思路(lu)和(he)新途(tu)徑。由于高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)高(gao)(gao)(gao)的(de)熔(rong)點、硬度、加工(gong)(gong)(gong)硬化能力(li)，該技術(shu)(shu)(shu)仍(reng)存在(zai)攪(jiao)(jiao)拌針磨(mo)損(sun)問題(ti)比(bi)較嚴重，且無(wu)法高(gao)(gao)(gao)質(zhi)量(liang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)很厚的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)(jian)等(deng)(deng)問題(ti)。激(ji)光(guang)輔(fu)助(zhu)加熱的(de)攪(jiao)(jiao)拌摩擦焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)將是高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技術(shu)(shu)(shu)未來的(de)發(fa)展(zhan)(zhan)方向，通(tong)過精確控制激(ji)光(guang)能量(liang)輸入和(he)預(yu)熱區域對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)(jian)預(yu)熱，降低焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)需要(yao)的(de)摩擦熱和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)頭在(zai)敏化溫度停(ting)留時間，從而(er)一定(ding)程度上減輕攪(jiao)(jiao)拌針的(de)磨(mo)損(sun)和(he)減小焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱影響區的(de)氮(dan)(dan)化物等(deng)(deng)二次相析出(chu)傾(qing)向，提高(gao)(gao)(gao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)速(su)度和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)量(liang)。因此，急(ji)需對激(ji)光(guang)輔(fu)助(zhu)加熱的(de)攪(jiao)(jiao)拌摩擦焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)(gong)(gong)藝理論、模擬、性能及相關機(ji)理方面開展(zhan)(zhan)深入研(yan)(yan)究(jiu)。此外，發(fa)展(zhan)(zhan)加壓(ya)熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)裝(zhuang)備、工(gong)(gong)(gong)藝并開展(zhan)(zhan)相關基礎研(yan)(yan)究(jiu)，也是解(jie)決(jue)常壓(ya)下高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)難題(ti)的(de)有效途(tu)徑。

   6. 我(wo)國高(gao)(gao)(gao)氮不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)研發尚處(chu)于(yu)起(qi)步(bu)階段，尤其是(shi)此類材料在(zai)(zai)典(dian)(dian)型服(fu)(fu)役(yi)環境(jing)(jing)(jing)中(zhong)性能劣(lie)(lie)化(hua)的(de)(de)行為(wei)、失(shi)效(xiao)機理等方面的(de)(de)研究(jiu)薄弱，實(shi)際(ji)服(fu)(fu)役(yi)環境(jing)(jing)(jing)下(xia)的(de)(de)相關數據(ju)積累更(geng)為(wei)缺乏，例如：艦載機用(yong)(yong)(yong)航空(kong)高(gao)(gao)(gao)氮不銹軸(zhou)承鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)(gao)速(su)、重載條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)腐(fu)蝕疲(pi)勞失(shi)效(xiao)機制，海(hai)洋工(gong)程(cheng)(cheng)裝備用(yong)(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)氮不銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)氯離子濃度、高(gao)(gao)(gao)溫(wen)、高(gao)(gao)(gao)濕、浪涌(yong)、飛濺、海(hai)洋生物多等復雜海(hai)洋環境(jing)(jing)(jing)中(zhong)腐(fu)蝕行為(wei)及失(shi)效(xiao)機理，相關基(ji)礎數據(ju)的(de)(de)缺失(shi)嚴重制約了(le)高(gao)(gao)(gao)氮不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)研發進程(cheng)(cheng)和(he)大規模應(ying)用(yong)(yong)(yong)。因此，急需建立模擬高(gao)(gao)(gao)氮不銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)典(dian)(dian)型服(fu)(fu)役(yi)環境(jing)(jing)(jing)中(zhong)性能劣(lie)(lie)化(hua)的(de)(de)研究(jiu)方法(fa)，闡明其失(shi)效(xiao)機制；同時，加強(qiang)服(fu)(fu)役(yi)性能數據(ju)積累，為(wei)合(he)金成分的(de)(de)進一步(bu)優化(hua)和(he)應(ying)用(yong)(yong)(yong)領(ling)域的(de)(de)拓展提供強(qiang)有力的(de)(de)數據(ju)支撐。