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(shi)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(gao)氮(dan)(dan)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)夠阻礙晶界遷移，細化(hua)晶粒(li)，也能(neng)顯(xian)著擴大奧氏體相區，抑制(zhi)或(huo)延緩金屬間相的(de)析(xi)(xi)出。在(zai)高(gao)氮(dan)(dan)馬(ma)氏體不銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)抑制(zhi)鋼(gang)(gang)中粗(cu)大碳化(hua)物的(de)析(xi)(xi)出，促(cu)進彌散細小氮(dan)(dan)化(hua)物的(de)形成。此外，固溶氮(dan)(dan)和含氮(dan)(dan)析(xi)(xi)出相能(neng)夠釘扎晶界，細化(hua)原始奧氏體晶粒(li)。
2. 高強韌性
固溶氮(dan)(dan)(dan)能(neng)引發晶格畸變，產生固溶強化(hua)作用(yong)；含氮(dan)(dan)(dan)析出相能(neng)細化(hua)晶粒并阻礙位(wei)錯滑移，起(qi)到細晶強化(hua)和析出強化(hua)的(de)(de)作用(yong)。氮(dan)(dan)(dan)還能(neng)提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)自由電子的(de)(de)密度，釘扎位(wei)錯，增強晶格摩擦應力(li)，提高(gao)細晶強化(hua)的(de)(de)效(xiao)果。此外(wai)，在奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)，氮(dan)(dan)(dan)能(neng)促(cu)進位(wei)錯的(de)(de)平面滑移，增強其加(jia)工(gong)硬化(hua)能(neng)力(li)，提高(gao)均勻變形能(neng)力(li)及(ji)流變應力(li)；在馬氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)，氮(dan)(dan)(dan)能(neng)提高(gao)殘余奧氏體含量(liang)及(ji)其穩定性(xing)(xing)，增強抵(di)抗裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展(zhan)的(de)(de)能(neng)力(li)，提高(gao)其沖擊(ji)韌(ren)性(xing)(xing)。因此，高(gao)氮(dan)(dan)(dan)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有較高(gao)的(de)(de)強韌(ren)性(xing)(xing)。
3. 高(gao)耐蝕性
固溶(rong)氮(dan)可以消耗點蝕坑中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)H+,改(gai)(gai)善局部腐蝕環境，促進(jin)點蝕坑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再鈍化。氮(dan)能(neng)促進(jin)不銹鋼(gang)(gang)鈍化膜(mo)中鉻(ge)與鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)富集，同(tong)時促進(jin)鈍化膜(mo)及其(qi)與金屬基體間氮(dan)化物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成，從而改(gai)(gai)善鈍化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量并降低缺陷密(mi)度，提高其(qi)穩定性(xing)(xing)和對(dui)基體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保(bao)護能(neng)力。氮(dan)能(neng)抑制粗(cu)大富鉻(ge)碳化物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)，減(jian)輕(qing)不銹鋼(gang)(gang)基體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)，從而降低富鉻(ge)碳化物(wu)析出(chu)對(dui)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不利影響。此外(wai)，氮(dan)還能(neng)與鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鉬(mu)元素協同(tong)改(gai)(gai)善不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)(xing)能(neng)。
4. 抗疲勞性能優異
氮作為強奧氏體(ti)穩定元素，能抑制循環應變過程中(zhong)形變誘導(dao)馬(ma)氏體(ti)的(de)(de)生成。此外，氮在(zai)(zai)不銹鋼(gang)中(zhong)能促(cu)進(jin)短程有序的(de)(de)形成，進(jin)而(er)促(cu)進(jin)位(wei)錯的(de)(de)平面滑(hua)移，增加位(wei)錯滑(hua)移的(de)(de)可(ke)逆性(xing)，降低(di)裂(lie)尖應力集中(zhong)程度及塑(su)性(xing)累(lei)積(ji)水平，同時使(shi)裂(lie)紋(wen)(wen)發生偏折，促(cu)進(jin)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)閉(bi)合效應，從(cong)而(er)延(yan)緩疲勞(lao)裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)擴展。針對高氮馬(ma)氏體(ti)不銹鋼(gang)，氮能抑制粗大碳化物在(zai)(zai)原始奧氏體(ti)晶界和馬(ma)氏體(ti)板條界析(xi)出，改善組織的(de)(de)均(jun)勻(yun)性(xing)，從(cong)而(er)增強其接觸疲勞(lao)性(xing)能。
5. 硬度高、耐磨性好
氮(dan)的固溶強化(hua)(hua)、細晶強化(hua)(hua)和析(xi)出強化(hua)(hua)，能顯著提高不(bu)銹鋼的硬(ying)度(du)。在提高不(bu)銹鋼硬(ying)度(du)的基礎上(shang)，氮(dan)也能提高其加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)能力(li)，從而增強其耐磨損性能。
6. 抗氫脆性能好(hao)
氮(dan)具有強穩定奧氏(shi)體的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，能抑(yi)(yi)(yi)制氫(qing)誘導馬氏(shi)體相變；能抑(yi)(yi)(yi)制氫(qing)在(zai)(zai)外(wai)(wai)加應力作用(yong)(yong)下向晶格(ge)膨脹區的(de)(de)(de)(de)遷移，使(shi)該區域難以達(da)到微裂紋產生(sheng)及生(sheng)長所需的(de)(de)(de)(de)臨界(jie)氫(qing)濃度，從而抑(yi)(yi)(yi)制裂紋的(de)(de)(de)(de)形(xing)成；減緩氫(qing)在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴散，抑(yi)(yi)(yi)制裂紋擴展。此外(wai)(wai)，氮(dan)還(huan)能增加氫(qing)在(zai)(zai)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)(de)固溶度，從而降低不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)氫(qing)脆敏感性。
7. 生物相容性優異
高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)是一種以氮(dan)代鎳的(de)材料，能(neng)避免鎳離子溶出引起的(de)人體過敏(min)反應。氮(dan)加入生(sheng)物醫用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，能(neng)促進細(xi)胞增殖，避免炎癥出現，具有優異的(de)組織相(xiang)容(rong)性。同時(shi)，提(ti)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)含量(liang)能(neng)減小(xiao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)表面(mian)與血液(ye)(ye)的(de)接(jie)觸角，提(ti)高(gao)(gao)(gao)表面(mian)的(de)色(se)散(san)力分量(liang)，提(ti)升抗血小(xiao)板黏附能(neng)力，延長(chang)動態(tai)凝血初凝時(shi)間，大幅度(du)降低血栓形(xing)成風險，使(shi)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有優異的(de)血液(ye)(ye)相(xiang)容(rong)性。
8. 低磁(ci)導率
氮作為一種(zhong)強奧(ao)氏體(ti)形成和穩定(ding)(ding)化元素，能顯著擴(kuo)大(da)奧(ao)氏體(ti)相區(qu)并(bing)穩定(ding)(ding)奧(ao)氏體(ti)組織，從而(er)使高氮奧(ao)氏體(ti)不銹鋼保持低的磁導率。
