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，根據氮在奧氏體不銹鋼(gang)中的含量，可將含氮奧氏體不銹鋼(gang)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(zhi)細小
在高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)(dan)(dan)能(neng)夠阻礙(ai)晶(jing)界遷移，細化(hua)(hua)晶(jing)粒(li)，也能(neng)顯著擴大奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)區，抑制(zhi)或延緩金屬間相(xiang)(xiang)的析出(chu)。在高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)(dan)(dan)能(neng)抑制(zhi)鋼(gang)(gang)中粗大碳化(hua)(hua)物的析出(chu)，促進彌(mi)散細小氮(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)物的形成。此外，固溶氮(dan)(dan)(dan)(dan)和含氮(dan)(dan)(dan)(dan)析出(chu)相(xiang)(xiang)能(neng)夠釘扎(zha)晶(jing)界，細化(hua)(hua)原始奧氏體(ti)晶(jing)粒(li)。
2. 高(gao)強韌性
固溶氮(dan)(dan)能(neng)引發晶(jing)格畸變(bian)，產生固溶強(qiang)(qiang)化(hua)作用；含氮(dan)(dan)析(xi)(xi)出相能(neng)細(xi)化(hua)晶(jing)粒并(bing)阻礙位(wei)錯滑(hua)移，起到細(xi)晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)和析(xi)(xi)出強(qiang)(qiang)化(hua)的作用。氮(dan)(dan)還能(neng)提高(gao)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中自(zi)由電子(zi)的密度，釘扎位(wei)錯，增強(qiang)(qiang)晶(jing)格摩擦應(ying)力，提高(gao)細(xi)晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)的效果。此外，在奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)促進(jin)位(wei)錯的平(ping)面(mian)滑(hua)移，增強(qiang)(qiang)其加(jia)工硬化(hua)能(neng)力，提高(gao)均勻(yun)變(bian)形能(neng)力及(ji)流變(bian)應(ying)力；在馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)提高(gao)殘余奧氏(shi)體(ti)含量及(ji)其穩定性，增強(qiang)(qiang)抵抗裂紋(wen)擴展的能(neng)力，提高(gao)其沖擊(ji)韌性。因此，高(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)具有較高(gao)的強(qiang)(qiang)韌性。
3. 高耐蝕(shi)性
固(gu)溶氮(dan)(dan)可以消(xiao)耗點(dian)(dian)蝕(shi)坑中的(de)(de)(de)(de)(de)H+,改善(shan)(shan)局部腐(fu)蝕(shi)環(huan)境，促(cu)進(jin)點(dian)(dian)蝕(shi)坑的(de)(de)(de)(de)(de)再鈍(dun)(dun)化(hua)。氮(dan)(dan)能促(cu)進(jin)不銹(xiu)鋼鈍(dun)(dun)化(hua)膜中鉻與鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)(fu)集，同(tong)時促(cu)進(jin)鈍(dun)(dun)化(hua)膜及其與金屬(shu)基體間氮(dan)(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)形成，從而改善(shan)(shan)鈍(dun)(dun)化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)(de)質量并降(jiang)(jiang)低缺(que)陷密(mi)度(du)，提高其穩定(ding)性和對(dui)基體的(de)(de)(de)(de)(de)保護能力。氮(dan)(dan)能抑制粗大富(fu)(fu)鉻碳化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)析出，減輕不銹(xiu)鋼基體的(de)(de)(de)(de)(de)貧鉻，從而降(jiang)(jiang)低富(fu)(fu)鉻碳化(hua)物(wu)析出對(dui)耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)不利影(ying)響(xiang)。此外(wai)，氮(dan)(dan)還能與鋼中的(de)(de)(de)(de)(de)鉬(mu)元素(su)協同(tong)改善(shan)(shan)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕(shi)性能。
4. 抗疲勞性能優(you)異
氮(dan)作為強奧(ao)氏體(ti)穩(wen)定元素(su)，能(neng)抑制(zhi)循環應變過程(cheng)中形(xing)變誘(you)導馬氏體(ti)的生成(cheng)。此外，氮(dan)在(zai)不(bu)(bu)銹鋼中能(neng)促進(jin)短程(cheng)有序的形(xing)成(cheng)，進(jin)而促進(jin)位(wei)錯的平面滑移，增加位(wei)錯滑移的可逆性(xing)，降低裂(lie)(lie)尖(jian)應力(li)集中程(cheng)度及塑(su)性(xing)累(lei)積水平，同時使裂(lie)(lie)紋發(fa)生偏折，促進(jin)裂(lie)(lie)紋的閉合效應，從(cong)而延緩疲勞裂(lie)(lie)紋的擴(kuo)展。針對高(gao)氮(dan)馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼，氮(dan)能(neng)抑制(zhi)粗大(da)碳化物在(zai)原始奧(ao)氏體(ti)晶(jing)界和馬氏體(ti)板條界析出(chu)，改(gai)善組織的均勻性(xing)，從(cong)而增強其接觸(chu)疲勞性(xing)能(neng)。
5. 硬度高、耐(nai)磨性好
氮的(de)固(gu)溶強化、細晶強化和析出強化，能(neng)顯著提(ti)(ti)高不銹(xiu)鋼(gang)的(de)硬度。在(zai)提(ti)(ti)高不銹(xiu)鋼(gang)硬度的(de)基(ji)礎上，氮也能(neng)提(ti)(ti)高其加(jia)工硬化能(neng)力，從而(er)增強其耐磨損性能(neng)。
6. 抗氫脆性能(neng)好
氮具有強穩定奧氏體(ti)的(de)(de)作用，能抑(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)誘導馬氏體(ti)相變；能抑(yi)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)在外(wai)加應(ying)力作用下向晶格膨脹區(qu)的(de)(de)遷移(yi)，使該區(qu)域難以達到微(wei)裂(lie)紋產生及生長所需的(de)(de)臨(lin)界(jie)氫(qing)(qing)濃度，從(cong)而抑(yi)制(zhi)(zhi)裂(lie)紋的(de)(de)形成；減緩氫(qing)(qing)在不銹(xiu)鋼中的(de)(de)擴(kuo)散，抑(yi)制(zhi)(zhi)裂(lie)紋擴(kuo)展。此外(wai)，氮還能增加氫(qing)(qing)在不銹(xiu)鋼中的(de)(de)固溶度，從(cong)而降低(di)不銹(xiu)鋼的(de)(de)氫(qing)(qing)脆(cui)敏感(gan)性(xing)。
7. 生物相容性(xing)優異
高氮不銹鋼(gang)(gang)(gang)是一種以氮代鎳(nie)的(de)(de)材(cai)料(liao)，能(neng)避免鎳(nie)離(li)子溶出引起的(de)(de)人體過敏反(fan)應。氮加入生物醫(yi)用不銹鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)，能(neng)促進細胞增殖(zhi)，避免炎癥出現，具有優(you)異的(de)(de)組織相容性。同時，提高氮含量(liang)能(neng)減小不銹鋼(gang)(gang)(gang)表面與血(xue)液(ye)的(de)(de)接(jie)觸角，提高表面的(de)(de)色(se)散力分量(liang)，提升抗血(xue)小板黏(nian)附能(neng)力，延長動(dong)態凝血(xue)初凝時間，大幅度(du)降低血(xue)栓形成風險，使高氮不銹鋼(gang)(gang)(gang)具有優(you)異的(de)(de)血(xue)液(ye)相容性。
8. 低磁(ci)導率(lv)
氮(dan)作為(wei)一種強奧氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成和穩定化元(yuan)素，能顯著擴(kuo)大奧氏(shi)(shi)體(ti)相區(qu)并(bing)穩定奧氏(shi)(shi)體(ti)組織，從而使(shi)高氮(dan)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)保(bao)持低的磁導率。
