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(xiu)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(xiao)
在高氮(dan)(dan)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)夠阻礙(ai)晶(jing)(jing)(jing)界遷移(yi)，細(xi)(xi)化(hua)(hua)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)，也能(neng)(neng)顯(xian)著擴大奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)區，抑制(zhi)或延緩金屬間相(xiang)的(de)析(xi)出。在高氮(dan)(dan)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)抑制(zhi)鋼(gang)(gang)中粗大碳化(hua)(hua)物(wu)的(de)析(xi)出，促進彌散細(xi)(xi)小氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)形(xing)成(cheng)。此外，固溶(rong)氮(dan)(dan)和含氮(dan)(dan)析(xi)出相(xiang)能(neng)(neng)夠釘扎(zha)晶(jing)(jing)(jing)界，細(xi)(xi)化(hua)(hua)原始奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)晶(jing)(jing)(jing)粒(li)。
2. 高強韌(ren)性(xing)
固溶氮(dan)(dan)能(neng)(neng)引發晶格畸(ji)變，產生固溶強(qiang)化(hua)作用；含氮(dan)(dan)析(xi)(xi)出(chu)相能(neng)(neng)細化(hua)晶粒并(bing)阻礙(ai)位錯滑移，起到細晶強(qiang)化(hua)和析(xi)(xi)出(chu)強(qiang)化(hua)的作用。氮(dan)(dan)還能(neng)(neng)提高(gao)(gao)(gao)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中自由電子(zi)的密度，釘(ding)扎位錯，增(zeng)(zeng)強(qiang)晶格摩擦應力(li)(li)，提高(gao)(gao)(gao)細晶強(qiang)化(hua)的效果。此(ci)外，在奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)促(cu)進位錯的平(ping)面滑移，增(zeng)(zeng)強(qiang)其(qi)(qi)加工(gong)硬(ying)化(hua)能(neng)(neng)力(li)(li)，提高(gao)(gao)(gao)均勻變形能(neng)(neng)力(li)(li)及(ji)流變應力(li)(li)；在馬氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中，氮(dan)(dan)能(neng)(neng)提高(gao)(gao)(gao)殘余奧氏體(ti)(ti)含量(liang)及(ji)其(qi)(qi)穩定性(xing)，增(zeng)(zeng)強(qiang)抵抗裂紋擴展的能(neng)(neng)力(li)(li)，提高(gao)(gao)(gao)其(qi)(qi)沖(chong)擊韌(ren)性(xing)。因此(ci)，高(gao)(gao)(gao)氮(dan)(dan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)具(ju)有較高(gao)(gao)(gao)的強(qiang)韌(ren)性(xing)。
3. 高耐蝕(shi)性
固溶氮(dan)可(ke)以消(xiao)耗點蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng)中的(de)(de)H+,改(gai)善局部腐蝕(shi)(shi)(shi)環境，促(cu)進點蝕(shi)(shi)(shi)坑(keng)的(de)(de)再鈍(dun)化。氮(dan)能促(cu)進不(bu)(bu)(bu)銹鋼鈍(dun)化膜(mo)中鉻與(yu)鉬(mu)的(de)(de)富集，同時促(cu)進鈍(dun)化膜(mo)及其與(yu)金屬(shu)基(ji)體間氮(dan)化物(wu)的(de)(de)形成，從(cong)而(er)改(gai)善鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)質(zhi)量并降(jiang)低缺陷密度，提高其穩定性和對(dui)基(ji)體的(de)(de)保護能力。氮(dan)能抑制粗大富鉻碳化物(wu)的(de)(de)析出，減輕不(bu)(bu)(bu)銹鋼基(ji)體的(de)(de)貧鉻，從(cong)而(er)降(jiang)低富鉻碳化物(wu)析出對(dui)耐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)利影響。此外(wai)，氮(dan)還能與(yu)鋼中的(de)(de)鉬(mu)元素(su)協同改(gai)善不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)(shi)(shi)性能。
4. 抗疲勞性能(neng)優異(yi)
氮(dan)作為(wei)強奧氏體穩定元素，能(neng)抑制循環(huan)應變過程(cheng)中(zhong)形變誘導馬氏體的(de)(de)生成。此(ci)外，氮(dan)在不銹鋼(gang)中(zhong)能(neng)促(cu)進(jin)短程(cheng)有(you)序的(de)(de)形成，進(jin)而促(cu)進(jin)位錯(cuo)的(de)(de)平面滑(hua)移，增加位錯(cuo)滑(hua)移的(de)(de)可(ke)逆性(xing)，降低(di)裂(lie)尖應力集中(zhong)程(cheng)度及塑性(xing)累(lei)積(ji)水(shui)平，同時(shi)使(shi)裂(lie)紋發生偏折，促(cu)進(jin)裂(lie)紋的(de)(de)閉合效應，從(cong)而延緩疲勞裂(lie)紋的(de)(de)擴展。針對高氮(dan)馬氏體不銹鋼(gang)，氮(dan)能(neng)抑制粗(cu)大碳化(hua)物在原始奧氏體晶界和馬氏體板條(tiao)界析(xi)出(chu)，改善組(zu)織的(de)(de)均勻性(xing)，從(cong)而增強其接觸疲勞性(xing)能(neng)。
5. 硬度高(gao)、耐(nai)磨性好(hao)
氮的固溶(rong)強(qiang)化、細晶(jing)強(qiang)化和析出(chu)強(qiang)化，能(neng)顯著提高(gao)不銹鋼的硬(ying)度。在提高(gao)不銹鋼硬(ying)度的基礎上，氮也能(neng)提高(gao)其加工硬(ying)化能(neng)力，從而增(zeng)強(qiang)其耐磨損(sun)性能(neng)。
6. 抗氫(qing)脆性能(neng)好
氮(dan)具有強穩(wen)定奧(ao)氏體(ti)的作(zuo)用，能抑(yi)制(zhi)氫(qing)誘(you)導馬氏體(ti)相變；能抑(yi)制(zhi)氫(qing)在外加(jia)應力作(zuo)用下(xia)向晶(jing)格膨脹(zhang)區的遷移(yi)，使該區域難以(yi)達到(dao)微裂(lie)(lie)紋產(chan)生及生長所(suo)需的臨界氫(qing)濃度(du)，從(cong)而(er)抑(yi)制(zhi)裂(lie)(lie)紋的形(xing)成；減緩氫(qing)在不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的擴散，抑(yi)制(zhi)裂(lie)(lie)紋擴展。此(ci)外，氮(dan)還能增加(jia)氫(qing)在不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的固溶度(du)，從(cong)而(er)降低不(bu)銹鋼(gang)(gang)的氫(qing)脆敏(min)感性。
7. 生物相容性優(you)異
高(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)是一種以氮(dan)代鎳(nie)的(de)(de)材料，能(neng)避免鎳(nie)離子溶出(chu)引起的(de)(de)人體過(guo)敏反(fan)應。氮(dan)加入生物醫用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，能(neng)促進細胞增殖，避免炎(yan)癥出(chu)現(xian)，具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)組織相容(rong)性。同時，提(ti)高(gao)(gao)氮(dan)含量能(neng)減(jian)小不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)表面與血(xue)(xue)液(ye)的(de)(de)接觸角，提(ti)高(gao)(gao)表面的(de)(de)色散力分(fen)量，提(ti)升抗血(xue)(xue)小板黏(nian)附(fu)能(neng)力，延長動態(tai)凝血(xue)(xue)初凝時間，大幅度降低血(xue)(xue)栓形成風險，使高(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)血(xue)(xue)液(ye)相容(rong)性。
8. 低磁導率
氮作(zuo)為一種強奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體形(xing)成和穩定化(hua)元素，能顯著擴大奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體相區并穩定奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體組織(zhi)，從(cong)而使高氮奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼保持(chi)低的磁導率。
