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(ao)氏體不銹鋼中的含量，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(bu)銹鋼(gang)”。
1. 組織(zhi)細小
在高氮(dan)(dan)(dan)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)(dan)能夠(gou)(gou)阻礙(ai)晶(jing)(jing)界(jie)遷移(yi)，細(xi)化(hua)晶(jing)(jing)粒(li)，也能顯(xian)著擴大奧氏體(ti)相(xiang)區(qu)，抑(yi)制或延緩(huan)金(jin)屬間(jian)相(xiang)的(de)(de)析(xi)出(chu)。在高氮(dan)(dan)(dan)馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)(dan)能抑(yi)制鋼(gang)(gang)中(zhong)粗(cu)大碳化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)，促(cu)進彌散細(xi)小氮(dan)(dan)(dan)化(hua)物(wu)的(de)(de)形成。此外，固(gu)溶氮(dan)(dan)(dan)和含(han)氮(dan)(dan)(dan)析(xi)出(chu)相(xiang)能夠(gou)(gou)釘扎(zha)晶(jing)(jing)界(jie)，細(xi)化(hua)原始(shi)奧氏體(ti)晶(jing)(jing)粒(li)。
2. 高(gao)強韌性(xing)
固(gu)溶(rong)氮(dan)(dan)能(neng)引發晶(jing)(jing)格畸變(bian)，產生固(gu)溶(rong)強(qiang)化作用(yong)；含氮(dan)(dan)析出相(xiang)能(neng)細(xi)化晶(jing)(jing)粒并阻礙位(wei)(wei)錯(cuo)滑(hua)移，起(qi)到細(xi)晶(jing)(jing)強(qiang)化和析出強(qiang)化的(de)作用(yong)。氮(dan)(dan)還能(neng)提(ti)(ti)高不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中自由(you)電子的(de)密(mi)度，釘扎位(wei)(wei)錯(cuo)，增(zeng)(zeng)強(qiang)晶(jing)(jing)格摩擦(ca)應力(li)(li)(li)，提(ti)(ti)高細(xi)晶(jing)(jing)強(qiang)化的(de)效果。此外(wai)，在(zai)奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)促進位(wei)(wei)錯(cuo)的(de)平面滑(hua)移，增(zeng)(zeng)強(qiang)其加(jia)工硬化能(neng)力(li)(li)(li)，提(ti)(ti)高均勻(yun)變(bian)形能(neng)力(li)(li)(li)及流(liu)變(bian)應力(li)(li)(li)；在(zai)馬氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)提(ti)(ti)高殘余奧氏(shi)體含量及其穩定性(xing)，增(zeng)(zeng)強(qiang)抵抗裂紋擴展的(de)能(neng)力(li)(li)(li)，提(ti)(ti)高其沖擊韌(ren)性(xing)。因(yin)此，高氮(dan)(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)具有較高的(de)強(qiang)韌(ren)性(xing)。
3. 高(gao)耐蝕性
固溶氮(dan)(dan)可以消耗點(dian)蝕坑(keng)中的(de)(de)(de)H+,改(gai)善局部腐蝕環境，促進(jin)點(dian)蝕坑(keng)的(de)(de)(de)再(zai)鈍化(hua)(hua)。氮(dan)(dan)能(neng)(neng)促進(jin)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鈍化(hua)(hua)膜(mo)中鉻與(yu)鉬(mu)的(de)(de)(de)富(fu)集(ji)，同時促進(jin)鈍化(hua)(hua)膜(mo)及其與(yu)金(jin)屬基體(ti)(ti)間氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)形成，從(cong)而改(gai)善鈍化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)質量并(bing)降低(di)缺陷密度(du)，提高(gao)其穩定性(xing)和(he)對基體(ti)(ti)的(de)(de)(de)保護能(neng)(neng)力。氮(dan)(dan)能(neng)(neng)抑(yi)制粗(cu)大富(fu)鉻碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析出，減輕不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)基體(ti)(ti)的(de)(de)(de)貧鉻，從(cong)而降低(di)富(fu)鉻碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)析出對耐蝕性(xing)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)利影響(xiang)。此外，氮(dan)(dan)還能(neng)(neng)與(yu)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)鉬(mu)元素(su)協同改(gai)善不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)能(neng)(neng)。
4. 抗疲勞性能優異
氮作為強奧(ao)氏(shi)體(ti)穩(wen)定元素，能(neng)(neng)(neng)抑制循環應(ying)(ying)變過程中形變誘(you)導馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)的(de)(de)生成。此(ci)外(wai)，氮在不(bu)銹鋼中能(neng)(neng)(neng)促進(jin)短程有序的(de)(de)形成，進(jin)而(er)(er)促進(jin)位錯(cuo)的(de)(de)平(ping)面(mian)滑(hua)移，增加位錯(cuo)滑(hua)移的(de)(de)可逆性(xing)，降(jiang)低裂(lie)尖應(ying)(ying)力(li)集中程度(du)及塑性(xing)累(lei)積水平(ping)，同時使裂(lie)紋(wen)發生偏折，促進(jin)裂(lie)紋(wen)的(de)(de)閉合(he)效應(ying)(ying)，從(cong)而(er)(er)延緩疲(pi)勞裂(lie)紋(wen)的(de)(de)擴(kuo)展。針對高(gao)氮馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼，氮能(neng)(neng)(neng)抑制粗大碳化物在原始奧(ao)氏(shi)體(ti)晶界和馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)板(ban)條界析出，改善組織的(de)(de)均(jun)勻(yun)性(xing)，從(cong)而(er)(er)增強其接觸疲(pi)勞性(xing)能(neng)(neng)(neng)。
5. 硬度高(gao)、耐磨性(xing)好
氮的固溶強化、細晶強化和析出強化，能(neng)顯著(zhu)提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的硬度(du)。在提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼硬度(du)的基礎上，氮也能(neng)提高(gao)其(qi)加工(gong)硬化能(neng)力(li)，從(cong)而增(zeng)強其(qi)耐磨損性能(neng)。
6. 抗氫脆性能好
氮具有強(qiang)穩定(ding)奧氏體的(de)作(zuo)用(yong)，能抑(yi)制氫(qing)誘導(dao)馬(ma)氏體相(xiang)變；能抑(yi)制氫(qing)在(zai)外加應力作(zuo)用(yong)下向(xiang)晶格膨脹區的(de)遷移，使該(gai)區域難以達到微裂紋(wen)(wen)產生及生長所(suo)需(xu)的(de)臨界(jie)氫(qing)濃度，從而(er)抑(yi)制裂紋(wen)(wen)的(de)形成；減緩氫(qing)在(zai)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)擴散(san)，抑(yi)制裂紋(wen)(wen)擴展。此外，氮還能增加氫(qing)在(zai)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)固(gu)溶(rong)度，從而(er)降低不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)氫(qing)脆敏(min)感性。
7. 生物(wu)相容性(xing)優(you)異
高氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)是一種以氮(dan)(dan)代(dai)鎳的(de)(de)(de)材料，能避(bi)免(mian)鎳離子(zi)溶(rong)出引起的(de)(de)(de)人體過敏反應。氮(dan)(dan)加入(ru)生物(wu)醫用不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)，能促進細胞增(zeng)殖，避(bi)免(mian)炎癥出現，具(ju)(ju)有優異的(de)(de)(de)組(zu)織相(xiang)容性。同時(shi)，提高氮(dan)(dan)含量(liang)能減(jian)小不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面(mian)與血(xue)(xue)液的(de)(de)(de)接觸(chu)角，提高表面(mian)的(de)(de)(de)色散力分量(liang)，提升(sheng)抗血(xue)(xue)小板(ban)黏附(fu)能力，延長動態凝(ning)血(xue)(xue)初凝(ning)時(shi)間(jian)，大幅度降低血(xue)(xue)栓形成(cheng)風險，使(shi)高氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)(ju)有優異的(de)(de)(de)血(xue)(xue)液相(xiang)容性。
8. 低(di)磁(ci)導(dao)率
氮作為一(yi)種(zhong)強奧(ao)(ao)(ao)氏體形成(cheng)和(he)穩定化元素，能(neng)顯著(zhu)擴大奧(ao)(ao)(ao)氏體相區并穩定奧(ao)(ao)(ao)氏體組織(zhi)，從(cong)而使高氮奧(ao)(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼保持低的磁導率。
