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(zu)織(zhi)細小
在高氮(dan)奧氏(shi)體不銹鋼中，氮(dan)能(neng)(neng)夠阻礙晶(jing)(jing)界遷移，細(xi)化晶(jing)(jing)粒，也(ye)能(neng)(neng)顯著擴大奧氏(shi)體相區，抑制或延緩金屬間相的(de)析(xi)出。在高氮(dan)馬氏(shi)體不銹鋼中，氮(dan)能(neng)(neng)抑制鋼中粗大碳化物的(de)析(xi)出，促進彌散細(xi)小氮(dan)化物的(de)形成。此外，固溶(rong)氮(dan)和含氮(dan)析(xi)出相能(neng)(neng)夠釘扎晶(jing)(jing)界，細(xi)化原(yuan)始奧氏(shi)體晶(jing)(jing)粒。
2. 高強韌(ren)性
固溶(rong)氮(dan)能(neng)引(yin)發晶(jing)格畸變(bian)，產生固溶(rong)強(qiang)(qiang)化(hua)作(zuo)用；含氮(dan)析(xi)出相能(neng)細(xi)化(hua)晶(jing)粒并(bing)阻礙(ai)位(wei)錯(cuo)滑(hua)移(yi)(yi)，起(qi)到(dao)細(xi)晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)和析(xi)出強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)作(zuo)用。氮(dan)還(huan)能(neng)提高(gao)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)自由電子的(de)(de)(de)密度，釘扎位(wei)錯(cuo)，增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)晶(jing)格摩擦(ca)應力(li)(li)，提高(gao)細(xi)晶(jing)強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)效果。此(ci)外，在(zai)奧氏體不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮(dan)能(neng)促進(jin)位(wei)錯(cuo)的(de)(de)(de)平面(mian)滑(hua)移(yi)(yi)，增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)其(qi)加工(gong)硬化(hua)能(neng)力(li)(li)，提高(gao)均勻變(bian)形能(neng)力(li)(li)及流變(bian)應力(li)(li)；在(zai)馬氏體不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)，氮(dan)能(neng)提高(gao)殘(can)余奧氏體含量及其(qi)穩定性(xing)，增(zeng)(zeng)強(qiang)(qiang)抵抗裂紋(wen)擴展(zhan)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)(li)，提高(gao)其(qi)沖(chong)擊韌性(xing)。因此(ci)，高(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)(gang)具有較高(gao)的(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)韌性(xing)。
3. 高耐蝕性(xing)
固溶氮可以消(xiao)耗(hao)點蝕坑(keng)中的(de)(de)H+,改(gai)善(shan)局部腐蝕環(huan)境，促(cu)進點蝕坑(keng)的(de)(de)再鈍(dun)化(hua)(hua)。氮能(neng)促(cu)進不(bu)銹(xiu)鋼鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)中鉻與鉬的(de)(de)富集(ji)，同(tong)時促(cu)進鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)及其與金屬基體(ti)間氮化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)形成，從(cong)而改(gai)善(shan)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)質量并(bing)降(jiang)(jiang)低(di)缺陷密度，提高其穩定性和對基體(ti)的(de)(de)保護能(neng)力。氮能(neng)抑制(zhi)粗(cu)大富鉻碳化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出(chu)，減(jian)輕不(bu)銹(xiu)鋼基體(ti)的(de)(de)貧鉻，從(cong)而降(jiang)(jiang)低(di)富鉻碳化(hua)(hua)物(wu)析出(chu)對耐(nai)蝕性的(de)(de)不(bu)利影(ying)響。此外，氮還能(neng)與鋼中的(de)(de)鉬元(yuan)素協同(tong)改(gai)善(shan)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)耐(nai)腐蝕性能(neng)。
4. 抗疲勞性能(neng)優異
氮(dan)作為強(qiang)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)穩定元素(su)，能抑制循環(huan)應變過(guo)程中形變誘(you)導馬氏體(ti)(ti)(ti)的生成(cheng)。此外(wai)，氮(dan)在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中能促進(jin)短程有序的形成(cheng)，進(jin)而促進(jin)位(wei)錯的平面滑移(yi)，增加(jia)位(wei)錯滑移(yi)的可逆性，降低裂(lie)(lie)(lie)尖應力集中程度及塑(su)性累積水平，同時使裂(lie)(lie)(lie)紋發生偏折，促進(jin)裂(lie)(lie)(lie)紋的閉合效應，從而延緩疲(pi)勞裂(lie)(lie)(lie)紋的擴展。針(zhen)對高氮(dan)馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，氮(dan)能抑制粗(cu)大碳化(hua)物(wu)在(zai)(zai)原始奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)晶界(jie)和馬氏體(ti)(ti)(ti)板條(tiao)界(jie)析(xi)出，改善組織的均勻性，從而增強(qiang)其接觸疲(pi)勞性能。
5. 硬度高、耐磨(mo)性(xing)好(hao)
氮的(de)固(gu)溶強(qiang)化(hua)、細晶強(qiang)化(hua)和(he)析出強(qiang)化(hua)，能顯著提(ti)高(gao)不(bu)銹鋼的(de)硬(ying)度。在提(ti)高(gao)不(bu)銹鋼硬(ying)度的(de)基礎上，氮也能提(ti)高(gao)其加工硬(ying)化(hua)能力，從而(er)增強(qiang)其耐磨損性(xing)能。
6. 抗氫(qing)脆性能(neng)好
氮(dan)具有強穩定奧氏體的(de)(de)作用(yong)，能抑制(zhi)氫(qing)誘導馬氏體相變；能抑制(zhi)氫(qing)在外加應力作用(yong)下向晶格膨(peng)脹區的(de)(de)遷移，使該區域難以達到微裂(lie)紋產生及生長所需的(de)(de)臨界氫(qing)濃度，從而抑制(zhi)裂(lie)紋的(de)(de)形成(cheng)；減緩氫(qing)在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)擴散，抑制(zhi)裂(lie)紋擴展。此外，氮(dan)還能增(zeng)加氫(qing)在不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)固溶度，從而降低(di)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)氫(qing)脆敏感性(xing)。
7. 生(sheng)物相容性優異(yi)
高氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼是一種以氮(dan)(dan)代鎳的(de)材料(liao)，能(neng)避免鎳離子溶出引起的(de)人體過敏反應。氮(dan)(dan)加入生物醫用不銹(xiu)鋼中(zhong)，能(neng)促進細胞增殖(zhi)，避免炎(yan)癥出現，具有優(you)異(yi)(yi)的(de)組織(zhi)相(xiang)(xiang)容性。同時，提高氮(dan)(dan)含量(liang)能(neng)減小(xiao)(xiao)不銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)與血液(ye)的(de)接觸角，提高表(biao)面(mian)的(de)色散力(li)分(fen)量(liang)，提升抗血小(xiao)(xiao)板黏(nian)附能(neng)力(li)，延長動態(tai)凝(ning)血初(chu)凝(ning)時間，大幅度降(jiang)低血栓形(xing)成風險(xian)，使(shi)高氮(dan)(dan)不銹(xiu)鋼具有優(you)異(yi)(yi)的(de)血液(ye)相(xiang)(xiang)容性。
8. 低磁導(dao)率
氮作為一種強奧氏體(ti)形成(cheng)和穩定化元素，能顯著擴大奧氏體(ti)相區并穩定奧氏體(ti)組織，從而使高(gao)氮奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼保持低的磁(ci)導率。
