相對于目前已工業化的常壓／真空冶金工藝流程，加壓冶金是制備高性能高氮不銹鋼的有效途徑，也是強化冶金過程和改善凝固組織的重要手段，必將成為冶金學科新的增長點。氮作為一種廉價、環境友好的合金元素加入不銹鋼(gang)中，能顯著改善其力學和腐蝕等諸多性能。隨著加壓冶金裝備和制備技術的發展及氮作用機制的更深入研究，氮將在不銹鋼中得到更廣泛的應用，極大地促進高性能高氮不銹鋼的研發和應用領域拓展。未來，在不斷提升性能的同時，高氮不銹鋼的制造成本將會不斷降低，從而將進一步擴大高氮不銹鋼的應用范圍。高氮不銹鋼的抗拉強度目前最高已能達到3600MPa,不久的將來可能會超過4000MPa,并且仍保持良好的韌性和高的耐腐蝕性能。因此可以預計，高氮不銹鋼將在航空航天、石油、化工、能源、交通運輸、海洋工程、建筑和軍事等諸多領域得到更廣泛的應用。

  高(gao)氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼作為(wei)材料研發(fa)(fa)的(de)一個(ge)新領域(yu)，發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)潛力巨(ju)大。雖然圍繞高(gao)氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼冶(ye)金學(xue)基礎、制備技(ji)術(shu)、組織和性(xing)能(neng)、焊接(jie)等方(fang)(fang)面開展(zhan)(zhan)了(le)大量(liang)研究(jiu)，但尚有很多急需解決的(de)問題(ti)，特別是我國在高(gao)氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼基礎研究(jiu)、工業化(hua)的(de)加(jia)壓(ya)冶(ye)金關(guan)(guan)鍵(jian)裝備研發(fa)(fa)、加(jia)壓(ya)冶(ye)金制備技(ji)術(shu)等方(fang)(fang)面相對(dui)薄弱。為(wei)了(le)推動(dong)高(gao)氮(dan)不銹(xiu)(xiu)鋼向(xiang)高(gao)性(xing)能(neng)、低成(cheng)本、規模化(hua)方(fang)(fang)向(xiang)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)，需解決以(yi)下關(guan)(guan)鍵(jian)科學(xue)和技(ji)術(shu)問題(ti)。

   1. 雖然科(ke)研(yan)工(gong)作者對氮在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)熔體中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解行為(wei)進行了大量研(yan)究(jiu)，并建立(li)了氮溶(rong)(rong)解度模(mo)型和(he)動力(li)(li)(li)學模(mo)型，但(dan)大部分氮含(han)量數據是(shi)常(chang)壓(ya)下測量的(de)(de)(de)，加壓(ya)下的(de)(de)(de)數據仍比較匱(kui)乏，需(xu)進一步完善(shan)，且氮溶(rong)(rong)解動力(li)(li)(li)學的(de)(de)(de)限制(zhi)(zhi)性(xing)環節尚(shang)存在(zai)一定(ding)爭(zheng)議。研(yan)究(jiu)表明，加壓(ya)凝(ning)固(gu)(gu)能夠強化冷卻、細化枝晶組織，抑(yi)制(zhi)(zhi)疏松縮孔，改善(shan)偏析(xi)、夾(jia)雜物(wu)和(he)析(xi)出相分布(bu)，但(dan)凝(ning)固(gu)(gu)壓(ya)力(li)(li)(li)與(yu)偏析(xi)度和(he)氣孔形成之間的(de)(de)(de)定(ding)量關系仍需(xu)深入(ru)研(yan)究(jiu)。氮含(han)量的(de)(de)(de)精(jing)確(que)控制(zhi)(zhi)與(yu)冶(ye)煉過(guo)程氮的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解行為(wei)和(he)凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)氮的(de)(de)(de)偏析(xi)行為(wei)密切相關，但(dan)如何精(jing)確(que)定(ding)量化冶(ye)煉和(he)凝(ning)固(gu)(gu)壓(ya)力(li)(li)(li)，以實現鋼(gang)中(zhong)氮含(han)量和(he)氮均勻性(xing)的(de)(de)(de)精(jing)確(que)控制(zhi)(zhi)，仍然是(shi)值得重(zhong)點關注(zhu)的(de)(de)(de)問題。

   2. 高(gao)(gao)(gao)效(xiao)快速增氮(dan)且(qie)易于精(jing)確控氮(dan)、適合于工(gong)業化(hua)大(da)規(gui)模生(sheng)(sheng)產(chan)、相對低(di)成本(ben)的(de)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)制(zhi)備(bei)技(ji)術將是未(wei)來(lai)的(de)發展方向。目前，添加(jia)(jia)(jia)氮(dan)化(hua)合金的(de)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)電(dian)渣(zha)重(zhong)熔是商業化(hua)生(sheng)(sheng)產(chan)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)有(you)效(xiao)手段，但存在冶(ye)煉過(guo)程渣(zha)池沸(fei)騰(teng)、氮(dan)分布(bu)不(bu)均(jun)和(he)易增硅等問題，需二次(ci)重(zhong)熔以改(gai)善(shan)氮(dan)元素分布(bu)均(jun)勻性，成本(ben)較高(gao)(gao)(gao)，且(qie)為(wei)獲得(de)較高(gao)(gao)(gao)氮(dan)含(han)量(liang)，需提(ti)高(gao)(gao)(gao)熔煉壓(ya)力，而這會加(jia)(jia)(jia)速設(she)備(bei)損耗(hao)。相對于單步法工(gong)藝，加(jia)(jia)(jia)壓(ya)感(gan)應／加(jia)(jia)(jia)壓(ya)鋼(gang)(gang)包(bao)＋加(jia)(jia)(jia)壓(ya)電(dian)渣(zha)雙聯工(gong)藝將氮(dan)合金化(hua)任務以及凝固組織調控和(he)純凈度提(ti)升任務進(jin)行(xing)分解，與常(chang)規(gui)工(gong)業化(hua)精(jing)煉裝(zhuang)備(bei)聯合，對于制(zhi)備(bei)高(gao)(gao)(gao)純、均(jun)質(zhi)(zhi)、氮(dan)含(han)量(liang)精(jing)確可控的(de)高(gao)(gao)(gao)品質(zhi)(zhi)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)(gang)優勢(shi)顯(xian)著。但仍(reng)面(mian)臨加(jia)(jia)(jia)壓(ya)感(gan)應／加(jia)(jia)(jia)壓(ya)鋼(gang)(gang)包(bao)大(da)型化(hua)過(guo)程中的(de)系(xi)列設(she)計和(he)制(zhi)造問題，同時(shi)與之(zhi)配套(tao)的(de)工(gong)業化(hua)制(zhi)備(bei)技(ji)術仍(reng)需完善(shan)。

   3. 大(da)量研究表明，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)能夠顯著改善(shan)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)力(li)學和(he)(he)(he)(he)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等諸(zhu)多性(xing)能，但相關機制仍存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)爭議。例如(ru)(ru)：氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)促進短程(cheng)有序的(de)(de)(de)(de)形(xing)成缺(que)乏直接(jie)的(de)(de)(de)(de)實驗證據(ju)，是(shi)否能促進位(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)的(de)(de)(de)(de)平面滑移(yi)，提高(gao)加工(gong)(gong)硬化(hua)(hua)(hua)能力(li)，進而(er)改善(shan)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)強(qiang)塑性(xing)也存(cun)在(zai)爭議。氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)促進NH3/NH的(de)(de)(de)(de)形(xing)成可提高(gao)局部溶(rong)液(ye)pH,促進鈍化(hua)(hua)(hua)膜(mo)中(zhong)鉻和(he)(he)(he)(he)鉬富集(ji)是(shi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)改善(shan)不(bu)銹鋼點蝕(shi)(shi)和(he)(he)(he)(he)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)廣為接(jie)受的(de)(de)(de)(de)理(li)論，其(qi)(qi)本質上是(shi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解影(ying)響(xiang)了(le)其(qi)(qi)他(ta)(ta)元素(su)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解和(he)(he)(he)(he)沉積(ji)過(guo)(guo)程(cheng)，但局部溶(rong)液(ye)pH的(de)(de)(de)(de)改善(shan)如(ru)(ru)何(he)影(ying)響(xiang)其(qi)(qi)他(ta)(ta)元素(su)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解和(he)(he)(he)(he)沉積(ji)過(guo)(guo)程(cheng)及其(qi)(qi)影(ying)響(xiang)程(cheng)度(du)(du)缺(que)乏相關的(de)(de)(de)(de)理(li)論計(ji)算。此(ci)外，從原子尺度(du)(du)揭示氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)對位(wei)錯(cuo)(cuo)(cuo)、層(ceng)錯(cuo)(cuo)(cuo)和(he)(he)(he)(he)孿晶等晶格(ge)缺(que)陷的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)規律(lv)仍需(xu)深入研究。基于以氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)代碳的(de)(de)(de)(de)合金(jin)設計(ji)理(li)念，開發了(le)系(xi)列高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)工(gong)(gong)模具鋼和(he)(he)(he)(he)軸承(cheng)(cheng)鋼，其(qi)(qi)核心是(shi)細小彌散氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出影(ying)響(xiang)了(le)粗大(da)碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出過(guo)(guo)程(cheng)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)固溶(rong)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)(he)(he)析出強(qiang)化(hua)(hua)(hua)改善(shan)了(le)材料的(de)(de)(de)(de)強(qiang)韌性(xing)。然而(er)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)與釩協同(tong)如(ru)(ru)何(he)影(ying)響(xiang)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)工(gong)(gong)模具鋼和(he)(he)(he)(he)軸承(cheng)(cheng)鋼中(zhong)析出相的(de)(de)(de)(de)形(xing)成過(guo)(guo)程(cheng)，進而(er)影(ying)響(xiang)其(qi)(qi)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)研究尚需(xu)深入。

   4. 作為正在繁(fan)榮(rong)發(fa)展的(de)(de)高氮(dan)(dan)馬氏體(ti)不銹鋼（如工(gong)模具鋼、軸(zhou)承鋼等(deng)），與之配(pei)(pei)套的(de)(de)熱處理工(gong)藝是調控其(qi)析出相（碳化(hua)物(wu)、氮(dan)(dan)化(hua)物(wu)等(deng)）及馬氏體(ti)和(he)(he)(he)殘余奧(ao)氏體(ti)含量、形態、尺寸和(he)(he)(he)分布等(deng)組(zu)(zu)織(zhi)，決定產品最(zui)終性(xing)能、服役壽命(ming)和(he)(he)(he)可靠性(xing)的(de)(de)關(guan)鍵環節(jie)。發(fa)展新型的(de)(de)熱處理工(gong)藝［如淬(cui)火(huo)－深冷－配(pei)(pei)分－回火(huo)（Q-C-P-T)],明晰(xi)高氮(dan)(dan)馬氏體(ti)不銹鋼在熱處理過程中的(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)演變(bian)規律，闡明氮(dan)(dan)元素(su)的(de)(de)擴散行為及其(qi)對組(zu)(zu)織(zhi)和(he)(he)(he)性(xing)能的(de)(de)影(ying)響機理，以實(shi)現組(zu)(zu)織(zhi)和(he)(he)(he)性(xing)能的(de)(de)精(jing)確調控將是熱處理工(gong)藝的(de)(de)研究熱點。

   5. 高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技術仍(reng)是(shi)制(zhi)約高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)品種開(kai)發(fa)和(he)工(gong)程化(hua)廣泛應用的(de)瓶頸之一。針(zhen)對高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)傳統(tong)熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)中(zhong)仍(reng)存在氮氣逸出(chu)導(dao)致氮損(sun)(sun)失、氮化(hua)物大量(liang)(liang)析出(chu)等難(nan)題(ti)，固相連接(jie)(jie)的(de)攪(jiao)拌(ban)摩(mo)(mo)擦(ca)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)技術為高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)提供一條新思路和(he)新途(tu)徑。由于高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)高(gao)(gao)的(de)熔(rong)點、硬度(du)(du)、加(jia)工(gong)硬化(hua)能(neng)力，該技術仍(reng)存在攪(jiao)拌(ban)針(zhen)磨損(sun)(sun)問(wen)題(ti)比(bi)較嚴重，且無(wu)法(fa)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)很(hen)厚(hou)的(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)等問(wen)題(ti)。激(ji)光輔(fu)助加(jia)熱的(de)攪(jiao)拌(ban)摩(mo)(mo)擦(ca)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)將是(shi)高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技術未來的(de)發(fa)展(zhan)方向，通過(guo)精確控制(zhi)激(ji)光能(neng)量(liang)(liang)輸入(ru)和(he)預熱區域對焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)件(jian)預熱，降低焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)需要的(de)摩(mo)(mo)擦(ca)熱和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)頭在敏化(hua)溫度(du)(du)停(ting)留時間，從而一定(ding)程度(du)(du)上(shang)減(jian)輕攪(jiao)拌(ban)針(zhen)的(de)磨損(sun)(sun)和(he)減(jian)小焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)熱影響區的(de)氮化(hua)物等二次相析出(chu)傾向，提高(gao)(gao)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)速度(du)(du)和(he)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)。因此，急需對激(ji)光輔(fu)助加(jia)熱的(de)攪(jiao)拌(ban)摩(mo)(mo)擦(ca)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)工(gong)藝(yi)理(li)論、模(mo)擬(ni)、性能(neng)及相關機理(li)方面開(kai)展(zhan)深(shen)入(ru)研(yan)究(jiu)(jiu)。此外，發(fa)展(zhan)加(jia)壓熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)裝備、工(gong)藝(yi)并開(kai)展(zhan)相關基(ji)礎研(yan)究(jiu)(jiu)，也是(shi)解決(jue)常壓下高(gao)(gao)氮不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)熔(rong)焊(han)(han)(han)(han)(han)(han)難(nan)題(ti)的(de)有效途(tu)徑。

   6. 我國高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)的(de)(de)研(yan)發(fa)(fa)尚處于起步階(jie)段，尤(you)其是此類材料在典型服(fu)役(yi)環境中(zhong)性能劣化的(de)(de)行(xing)為(wei)、失(shi)效(xiao)機理等方(fang)面的(de)(de)研(yan)究薄弱，實際服(fu)役(yi)環境下(xia)的(de)(de)相關數據積累更為(wei)缺乏(fa)，例如：艦載機用航空(kong)高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不銹軸承鋼(gang)在高(gao)(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)(gao)速、重載條件下(xia)的(de)(de)腐蝕(shi)疲勞失(shi)效(xiao)機制(zhi)，海(hai)洋工程(cheng)裝備用高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)在高(gao)(gao)(gao)氯離子濃度、高(gao)(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)(gao)濕、浪涌、飛濺、海(hai)洋生物多等復(fu)雜(za)海(hai)洋環境中(zhong)腐蝕(shi)行(xing)為(wei)及失(shi)效(xiao)機理，相關基礎數據的(de)(de)缺失(shi)嚴重制(zhi)約了高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)的(de)(de)研(yan)發(fa)(fa)進程(cheng)和(he)大規模(mo)應用。因此，急需(xu)建立(li)模(mo)擬高(gao)(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼(gang)在典型服(fu)役(yi)環境中(zhong)性能劣化的(de)(de)研(yan)究方(fang)法，闡明其失(shi)效(xiao)機制(zhi)；同時，加強服(fu)役(yi)性能數據積累，為(wei)合(he)金成分(fen)的(de)(de)進一(yi)步優(you)化和(he)應用領域的(de)(de)拓(tuo)展提(ti)供強有力的(de)(de)數據支撐。