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(ti)不銹鋼中的含量，可將含氮奧氏體不(bu)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. 組織細小
在高(gao)氮(dan)(dan)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)能夠阻礙晶界遷(qian)移，細化(hua)晶粒，也能顯著擴大(da)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)區，抑制(zhi)或延緩金屬間相(xiang)的析出。在高(gao)氮(dan)(dan)馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)，氮(dan)(dan)能抑制(zhi)鋼(gang)中(zhong)粗大(da)碳化(hua)物的析出，促(cu)進彌散(san)細小氮(dan)(dan)化(hua)物的形成。此(ci)外，固溶氮(dan)(dan)和含氮(dan)(dan)析出相(xiang)能夠釘(ding)扎晶界，細化(hua)原(yuan)始奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)晶粒。
2. 高強韌性
固(gu)溶氮能(neng)(neng)引發晶(jing)格(ge)畸(ji)變(bian)，產生固(gu)溶強(qiang)化(hua)作用；含氮析出(chu)相能(neng)(neng)細化(hua)晶(jing)粒并阻礙位(wei)錯(cuo)滑移，起到細晶(jing)強(qiang)化(hua)和析出(chu)強(qiang)化(hua)的(de)(de)作用。氮還能(neng)(neng)提(ti)(ti)高(gao)(gao)不銹鋼中自(zi)由電子的(de)(de)密度，釘扎位(wei)錯(cuo)，增強(qiang)晶(jing)格(ge)摩(mo)擦應(ying)力，提(ti)(ti)高(gao)(gao)細晶(jing)強(qiang)化(hua)的(de)(de)效果(guo)。此外，在奧氏體不銹鋼中，氮能(neng)(neng)促進(jin)位(wei)錯(cuo)的(de)(de)平(ping)面(mian)滑移，增強(qiang)其加工硬化(hua)能(neng)(neng)力，提(ti)(ti)高(gao)(gao)均勻變(bian)形(xing)能(neng)(neng)力及(ji)流變(bian)應(ying)力；在馬氏體不銹鋼中，氮能(neng)(neng)提(ti)(ti)高(gao)(gao)殘余奧氏體含量及(ji)其穩定性，增強(qiang)抵抗裂紋(wen)擴展(zhan)的(de)(de)能(neng)(neng)力，提(ti)(ti)高(gao)(gao)其沖擊韌性。因此，高(gao)(gao)氮不銹鋼具有較高(gao)(gao)的(de)(de)強(qiang)韌性。
3. 高耐蝕性
固溶氮可以消耗點(dian)蝕(shi)(shi)坑中(zhong)的(de)(de)H+,改(gai)善(shan)局部腐蝕(shi)(shi)環境，促(cu)進(jin)點(dian)蝕(shi)(shi)坑的(de)(de)再鈍化(hua)(hua)(hua)。氮能促(cu)進(jin)不銹(xiu)鋼鈍化(hua)(hua)(hua)膜中(zhong)鉻(ge)與(yu)鉬的(de)(de)富(fu)集，同(tong)時促(cu)進(jin)鈍化(hua)(hua)(hua)膜及其與(yu)金屬基體(ti)間(jian)氮化(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)形成，從而(er)(er)改(gai)善(shan)鈍化(hua)(hua)(hua)膜的(de)(de)質量(liang)并降(jiang)(jiang)低缺(que)陷密度，提高(gao)其穩定性和對(dui)基體(ti)的(de)(de)保護能力。氮能抑制粗大富(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)析出，減輕不銹(xiu)鋼基體(ti)的(de)(de)貧鉻(ge)，從而(er)(er)降(jiang)(jiang)低富(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物析出對(dui)耐蝕(shi)(shi)性的(de)(de)不利影響。此外，氮還能與(yu)鋼中(zhong)的(de)(de)鉬元素協同(tong)改(gai)善(shan)不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)(shi)性能。
4. 抗疲勞性能優異
氮(dan)作為強(qiang)奧氏(shi)體穩定(ding)元素，能抑制(zhi)循環應(ying)(ying)變(bian)過程中(zhong)(zhong)形(xing)變(bian)誘導馬(ma)氏(shi)體的生成(cheng)。此(ci)外，氮(dan)在不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)能促進短程有序的形(xing)成(cheng)，進而促進位(wei)錯(cuo)的平面滑移，增(zeng)加位(wei)錯(cuo)滑移的可逆性，降低(di)裂尖應(ying)(ying)力集中(zhong)(zhong)程度(du)及塑性累積水平，同時使裂紋發生偏折，促進裂紋的閉(bi)合效應(ying)(ying)，從而延緩(huan)疲勞(lao)(lao)裂紋的擴展。針對(dui)高氮(dan)馬(ma)氏(shi)體不銹鋼(gang)，氮(dan)能抑制(zhi)粗(cu)大碳化物在原始奧氏(shi)體晶界(jie)和馬(ma)氏(shi)體板條界(jie)析出，改善組織的均勻性，從而增(zeng)強(qiang)其接觸疲勞(lao)(lao)性能。
5. 硬度高(gao)、耐磨性好(hao)
氮的(de)固溶強(qiang)化(hua)、細晶強(qiang)化(hua)和析出強(qiang)化(hua)，能(neng)顯著提(ti)高不(bu)銹鋼的(de)硬度。在提(ti)高不(bu)銹鋼硬度的(de)基礎上，氮也能(neng)提(ti)高其加工硬化(hua)能(neng)力，從而增強(qiang)其耐磨(mo)損性(xing)能(neng)。
6. 抗氫(qing)脆(cui)性能好
氮具有強(qiang)穩定奧氏體的作用，能(neng)抑(yi)制(zhi)氫(qing)誘導(dao)馬氏體相(xiang)變；能(neng)抑(yi)制(zhi)氫(qing)在外(wai)加(jia)應力(li)作用下(xia)向晶格膨脹區(qu)的遷移，使該區(qu)域(yu)難(nan)以達到(dao)微裂(lie)(lie)紋(wen)產生及生長所(suo)需的臨界(jie)氫(qing)濃度，從而抑(yi)制(zhi)裂(lie)(lie)紋(wen)的形(xing)成；減(jian)緩氫(qing)在不銹鋼(gang)中(zhong)的擴散(san)，抑(yi)制(zhi)裂(lie)(lie)紋(wen)擴展。此(ci)外(wai)，氮還(huan)能(neng)增加(jia)氫(qing)在不銹鋼(gang)中(zhong)的固溶度，從而降(jiang)低不銹鋼(gang)的氫(qing)脆敏(min)感性。
7. 生物相容性(xing)優異
高(gao)氮不銹鋼(gang)是(shi)一種以氮代鎳(nie)的(de)材料，能(neng)避免鎳(nie)離子溶出(chu)引起的(de)人體過敏(min)反應。氮加(jia)入生物醫用(yong)不銹鋼(gang)中，能(neng)促進細胞(bao)增殖，避免炎癥出(chu)現，具有優異的(de)組織相容性。同時，提(ti)高(gao)氮含(han)量能(neng)減小不銹鋼(gang)表面與血(xue)液(ye)的(de)接觸角(jiao)，提(ti)高(gao)表面的(de)色(se)散力分量，提(ti)升抗血(xue)小板黏附能(neng)力，延(yan)長動(dong)態凝血(xue)初凝時間，大幅度降低血(xue)栓形成(cheng)風(feng)險，使高(gao)氮不銹鋼(gang)具有優異的(de)血(xue)液(ye)相容性。
8. 低磁導率
氮作為(wei)一種強奧(ao)氏體形成和(he)穩(wen)定化元素，能顯著擴大奧(ao)氏體相(xiang)區并穩(wen)定奧(ao)氏體組織，從而使高氮奧(ao)氏體不銹鋼保持低的磁導率。
