近年來，氮用做合金元素日益受到重視，特別是對于不銹鋼加氮問題，已進行了大量研究。氮對不銹鋼基體組織的影響和作用，主要是在對其組織、力學性能和耐蝕性方面，其有益作用在本章前面部分已有闡述。目前控氮型和中氮型不銹鋼在常壓冶煉技術條件下就可以完成，成本優勢顯著。主要方法是：
①. 在熔煉過程中將FeCrN、CrN、MnN或Si3N4等中間合金加入到熔池中，以調整合金成分；
②. 向AOD熔池底吹氮。
20世紀80年代以來，隨著冶金技術的進步及人們深入研究了Cr、Mn等主要元素對氮溶解度的影響規律之后，才逐漸開發出各種高氮奧(ao)氏體不銹鋼(gang)。近年來，超導技術的發展對低溫無磁材料需求的升溫，以及作為化工和能源開發材料用高強度不銹鋼需求量的不斷增長，進一步促進了高氮高強度不銹鋼的研制和發展。雖然人們對高氮鋼（包含高氮不銹鋼，以下同）已有大量研究，但“高氮鋼”的定義尚無統一認識。許多學者認為，奧氏體基體的氮含量大于0.4％或鐵素體基體中的氮含量大于0.08％的鋼是高氮鋼。
制備高氮鋼的(de)(de)主要技術問題(ti)是如何使熔體中(zhong)得到高質量(liang)分數的(de)(de)氮，以及(ji)如何防止其(qi)在凝固過程中(zhong)的(de)(de)逸出問題(ti)。
目前，制備高氮(dan)鋼大體分為氮(dan)氣加(jia)(jia)壓(ya)(ya)熔煉法、粉(fen)末冶金法和表(biao)面滲氮(dan)法。氮(dan)氣加(jia)(jia)壓(ya)(ya)熔煉法經過多年(nian)發展，現已成功開發出的高氮(dan)鋼加(jia)(jia)壓(ya)(ya)技(ji)術(shu)，主要有加(jia)(jia)壓(ya)(ya)感應(ying)熔煉法（PIM）、加(jia)(jia)壓(ya)(ya)電渣重熔法（PESR）、加(jia)(jia)壓(ya)(ya)等離子熔煉法（PARP）、加(jia)(jia)壓(ya)(ya)電弧渣重熔（ASRP）等。
加壓(ya)感應熔(rong)煉法是(shi)把真空(kong)感應爐(lu)變成(cheng)高壓(ya)感應熔(rong)煉設備(bei)，一般(ban)熔(rong)化時壓(ya)力達到(dao)大約1MPa，這對(dui)于分批生產100kg金屬是(shi)合適的。
加壓電(dian)(dian)(dian)渣重熔法(fa)(fa)是目前商業(ye)生產高氮鋼的有效方法(fa)(fa)。1980年(nian)德國(guo)(guo)Krupp公司建成(cheng)世(shi)界(jie)第一臺16t高壓電(dian)(dian)(dian)渣爐(lu)(lu)(lu)。1988年(nian)德國(guo)(guo)VSG公司又建成(cheng)20t高壓電(dian)(dian)(dian)渣爐(lu)(lu)(lu)，如(ru)圖(tu)9.94所示，熔煉室運行壓力可達4.2MPa，生產鑄錠的直徑(jing)為430~1000mm。爐(lu)(lu)(lu)子(zi)有密封滑動導電(dian)(dian)(dian)系統，固(gu)定圓柱銅模位(wei)于下(xia)部，氮以氮化物粒子(zi)形式與脫(tuo)氧劑(ji)連(lian)續(xu)加入。該(gai)爐(lu)(lu)(lu)已成(cheng)功生產了用做發電(dian)(dian)(dian)機(ji)轉子(zi)護環(huan)的P900N鋼。
烏克蘭、俄羅(luo)斯(si)、德(de)國(guo)等(deng)國(guo)家的(de)(de)一些(xie)研究所及(ji)公(gong)司(si)開發了(le)工業化(hua)的(de)(de)加壓等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)電弧重熔(rong)(rong)技術(shu)。在等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧中，氮(dan)(dan)被分(fen)離(li)(li)(li)成原子(zi)供給液態金屬(shu)，提(ti)高(gao)了(le)金屬(shu)的(de)(de)吸(xi)氮(dan)(dan)率。研究表明，在含氮(dan)(dan)氣(qi)氛中進行等(deng)離(li)(li)(li)子(zi)弧重熔(rong)(rong)是冶煉(lian)高(gao)氮(dan)(dan)鋼(gang)時用(yong)氮(dan)(dan)合金化(hua)的(de)(de)一種有效的(de)(de)方(fang)法，已穩定地生產(chan)出(chu)錠重達(da)3.4噸的(de)(de)高(gao)氮(dan)(dan)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)錠。
國內外采用粉末冶金(jin)法生產(chan)高氮不銹鋼的主要方式：
①. 先制取高氮不銹鋼粉末，然后采用模壓燒結、粉末軋制、熱等靜壓等粉末冶金成形方式制備高氮不銹鋼制品；
②. 將一般不銹鋼粉通過模壓成形、注射成形等方式加工成生坯后，在燒結過程中進行滲氮處理。
在0.101MPa（1atm）下，氮在α-Fe、δ-Fe、γ-Fe及液態鐵中的溶解度如圖9.95所示。氮在α-Fe、δ-Fe中的溶解度遠低于在γ-Fe中的溶解度。在1873K時，氮在液態鐵中的溶解度只有0.045％。根據Sievert規律，鋼液中的氮含量與氮氣壓力的平方根成正比，鋼液中氮的溶解度隨氮氣壓力的增加而增加。因此，商業用高氮不銹鋼粉末首先在氮氣氣氛中進行高壓熔煉，以提高鋼液中的氮含量。在純鐵、Fe-Cr合金、Fe-Mn-Cr合金凝固期間會形成δ-Fe，在其形成范圍內，氮的溶解度降低到低于液態的平衡溶解度，成為鋼錠產生縮孔的原因。增加壓力，有可能避免Fe-Mn-Cr合金中形成δ-Fe相區，可以保證鋼中的氮含量且不會出現縮孔。在一般Cr-Ni不銹鋼中沒有8-Fe相區，采用氮合金化沒有縮孔問題，凝固期間也不需要壓力。
根據不(bu)同(tong)合金(jin)元(yuan)素(su)(su)對氮(dan)在鋼(gang)液中(zhong)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)的(de)研(yan)究表明(ming)，Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mn、Mo等元(yuan)素(su)(su)（按由強(qiang)到弱順(shun)序）可以用(yong)來(lai)增加(jia)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)。Ti、Zr、V、Nb等元(yuan)素(su)(su)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)形成氮(dan)化物(wu)的(de)趨勢(shi)，Cr也能顯著提高氮(dan)在不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)，其形成氮(dan)化物(wu)的(de)趨勢(shi)較小。Mn在許多(duo)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)用(yong)來(lai)增加(jia)氮(dan)的(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)，且價(jia)格較低(di)。Cu、Ni、Si、B等元(yuan)素(su)(su)則降低(di)氮(dan)在鋼(gang)液中(zhong)的(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)。
用高壓氮氣作為霧化氣將熔體破碎成粉末，通過快速凝固使熔融金屬液中的氮不致析出，最終獲得高氮鋼粉，采用此技術可制備氮含量達1.0％的不銹鋼粉末。利用熱等靜壓（HIP）技術可將高氮奧氏體鋼粉末制成高氮奧氏體耐蝕不銹鋼制品，可以達到99％～100％的相對密度，具有良好的力學性能和耐蝕性能。用此方法已生產出北海油田海下及海面平臺上的部件，如法蘭盤、接頭、閥體等，有的閥體重達2t。目前，HIP技術在粉末冶金高氮不銹鋼中的應用是非常廣泛和有效的。由于鐵(tie)素體不銹(xiu)鋼中的氮溶解度低，用HIP方法生產高氮鐵素體不銹鋼需要更高的壓力。
固態滲氮有(you)多種方法，如機械合金化(hua)、燒結滲氮等(deng)。
高氮不銹鋼粉末的成形(xing)(xing)技(ji)術除了上(shang)述(shu)熱(re)等靜(jing)壓技(ji)術外，還(huan)可(ke)以采用粉末注射成形(xing)(xing)、燒結(jie)-自由鍛造、爆炸(zha)成形(xing)(xing)等。
粉末注射成形（metal injection moulding，MIM）工藝是把(ba)(ba)金屬粉與有機(ji)黏結(jie)(jie)劑混合(he)，把(ba)(ba)混合(he)物噴入模中(zhong)，再(zai)在(zai)110℃酸(suan)性(xing)含氮氣氛中(zhong)進行電(dian)解分(fen)離去(qu)除黏結(jie)(jie)劑。去(qu)除黏結(jie)(jie)劑后，粉粒很弱地結(jie)(jie)合(he)在(zai)一起(qi)，在(zai)合(he)金中(zhong)保留開放(fang)的空(kong)隙通(tong)道。在(zai)燒結(jie)(jie)氮化處(chu)理(li)期(qi)間，燒結(jie)(jie)進行得慢而骨架氮化很快，其(qi)工藝如圖9.96所示。最后將(jiang)產品進行固溶處(chu)理(li)。該工藝適(shi)于處(chu)理(li)小型零件。
