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鋼中的含量，可將含氮奧氏體不銹(xiu)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(xi)小(xiao)
在高(gao)氮(dan)(dan)(dan)奧氏體不銹鋼中，氮(dan)(dan)(dan)能夠(gou)阻礙晶界(jie)遷移，細(xi)(xi)化晶粒，也(ye)能顯著擴大(da)奧氏體相區，抑制或延(yan)緩金屬間相的析出(chu)。在高(gao)氮(dan)(dan)(dan)馬(ma)氏體不銹鋼中，氮(dan)(dan)(dan)能抑制鋼中粗大(da)碳化物的析出(chu)，促進(jin)彌散細(xi)(xi)小(xiao)氮(dan)(dan)(dan)化物的形成。此外，固(gu)溶氮(dan)(dan)(dan)和含(han)氮(dan)(dan)(dan)析出(chu)相能夠(gou)釘扎晶界(jie)，細(xi)(xi)化原始(shi)奧氏體晶粒。
2. 高強韌(ren)性(xing)
固溶氮(dan)能(neng)(neng)引發晶(jing)(jing)格畸(ji)變(bian)，產生固溶強(qiang)(qiang)化作用；含(han)氮(dan)析出相能(neng)(neng)細化晶(jing)(jing)粒并阻礙位(wei)錯滑移(yi)，起(qi)到(dao)細晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化和(he)析出強(qiang)(qiang)化的作用。氮(dan)還能(neng)(neng)提(ti)(ti)高(gao)(gao)不銹鋼中(zhong)自由電子的密度，釘扎位(wei)錯，增(zeng)強(qiang)(qiang)晶(jing)(jing)格摩擦應(ying)力，提(ti)(ti)高(gao)(gao)細晶(jing)(jing)強(qiang)(qiang)化的效果。此外，在奧氏體不銹鋼中(zhong)，氮(dan)能(neng)(neng)促進位(wei)錯的平面滑移(yi)，增(zeng)強(qiang)(qiang)其加工硬化能(neng)(neng)力，提(ti)(ti)高(gao)(gao)均勻變(bian)形能(neng)(neng)力及流變(bian)應(ying)力；在馬氏體不銹鋼中(zhong)，氮(dan)能(neng)(neng)提(ti)(ti)高(gao)(gao)殘余奧氏體含(han)量及其穩定性，增(zeng)強(qiang)(qiang)抵抗裂紋擴展的能(neng)(neng)力，提(ti)(ti)高(gao)(gao)其沖擊(ji)韌性。因此，高(gao)(gao)氮(dan)不銹鋼具有較高(gao)(gao)的強(qiang)(qiang)韌性。
3. 高耐蝕性
固(gu)溶氮(dan)(dan)可以消(xiao)耗點蝕坑中的(de)(de)(de)H+,改(gai)善(shan)局(ju)部腐蝕環(huan)境，促(cu)進點蝕坑的(de)(de)(de)再鈍化(hua)。氮(dan)(dan)能(neng)促(cu)進不(bu)(bu)銹鋼鈍化(hua)膜中鉻(ge)與鉬的(de)(de)(de)富(fu)(fu)(fu)集，同時(shi)促(cu)進鈍化(hua)膜及其與金屬基體(ti)間氮(dan)(dan)化(hua)物的(de)(de)(de)形成，從而(er)改(gai)善(shan)鈍化(hua)膜的(de)(de)(de)質(zhi)量并降低缺陷密(mi)度，提(ti)高(gao)其穩定性(xing)和對基體(ti)的(de)(de)(de)保護能(neng)力(li)。氮(dan)(dan)能(neng)抑制粗大富(fu)(fu)(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)析出，減(jian)輕不(bu)(bu)銹鋼基體(ti)的(de)(de)(de)貧鉻(ge)，從而(er)降低富(fu)(fu)(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)物析出對耐蝕性(xing)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)利影響(xiang)。此外(wai)，氮(dan)(dan)還能(neng)與鋼中的(de)(de)(de)鉬元(yuan)素協同改(gai)善(shan)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)能(neng)。
4. 抗疲(pi)勞(lao)性能優異
氮(dan)作為強奧(ao)(ao)氏體(ti)穩定元素，能(neng)抑(yi)制循(xun)環應變過程中形變誘導馬氏體(ti)的(de)(de)生成。此外，氮(dan)在不銹鋼中能(neng)促(cu)(cu)進短程有序的(de)(de)形成，進而(er)促(cu)(cu)進位錯(cuo)的(de)(de)平(ping)(ping)面滑(hua)移，增加位錯(cuo)滑(hua)移的(de)(de)可逆性(xing)，降低裂(lie)尖應力集中程度及塑性(xing)累積水(shui)平(ping)(ping)，同(tong)時使裂(lie)紋發生偏折，促(cu)(cu)進裂(lie)紋的(de)(de)閉合效應，從(cong)而(er)延緩疲(pi)勞裂(lie)紋的(de)(de)擴展。針對高(gao)氮(dan)馬氏體(ti)不銹鋼，氮(dan)能(neng)抑(yi)制粗大碳(tan)化物在原(yuan)始奧(ao)(ao)氏體(ti)晶界和馬氏體(ti)板條界析出，改善(shan)組(zu)織的(de)(de)均勻性(xing)，從(cong)而(er)增強其接觸疲(pi)勞性(xing)能(neng)。
5. 硬(ying)度高、耐磨性好
氮的固溶強化(hua)、細晶強化(hua)和析出強化(hua)，能(neng)(neng)顯著提(ti)高不(bu)銹鋼的硬度。在提(ti)高不(bu)銹鋼硬度的基(ji)礎上(shang)，氮也能(neng)(neng)提(ti)高其加工硬化(hua)能(neng)(neng)力(li)，從而增強其耐磨(mo)損性能(neng)(neng)。
6. 抗氫(qing)脆性能好(hao)
氮具有強穩定奧氏(shi)體(ti)的(de)作用(yong)，能抑制氫(qing)誘(you)導馬氏(shi)體(ti)相變；能抑制氫(qing)在(zai)(zai)外(wai)加應力作用(yong)下向(xiang)晶格膨脹區的(de)遷移(yi)，使該(gai)區域難以達(da)到(dao)微(wei)裂紋(wen)產生(sheng)及生(sheng)長所需的(de)臨界氫(qing)濃度，從而抑制裂紋(wen)的(de)形成；減緩(huan)氫(qing)在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)擴(kuo)(kuo)散，抑制裂紋(wen)擴(kuo)(kuo)展。此外(wai)，氮還能增(zeng)加氫(qing)在(zai)(zai)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)固溶度，從而降低不銹(xiu)鋼(gang)的(de)氫(qing)脆敏感性(xing)。
7. 生物(wu)相容性優異
高(gao)氮(dan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)是一(yi)種以氮(dan)代鎳(nie)的(de)材料(liao)，能避免鎳(nie)離子溶出引起的(de)人體過(guo)敏反(fan)應。氮(dan)加入生(sheng)物醫(yi)用不(bu)(bu)銹鋼(gang)中，能促進細(xi)胞(bao)增殖，避免炎癥出現，具(ju)有優(you)異(yi)的(de)組(zu)織相容(rong)性。同時，提高(gao)氮(dan)含(han)量能減(jian)小(xiao)不(bu)(bu)銹鋼(gang)表面與血液的(de)接觸(chu)角，提高(gao)表面的(de)色散力分量，提升(sheng)抗血小(xiao)板黏附能力，延長動態凝血初(chu)凝時間，大幅度降低血栓形成風險，使高(gao)氮(dan)不(bu)(bu)銹鋼(gang)具(ju)有優(you)異(yi)的(de)血液相容(rong)性。
8. 低磁導率
氮(dan)作為一種(zhong)強奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)形成和穩定化元素，能顯著擴(kuo)大奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)區(qu)并穩定奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組織，從而(er)使高(gao)氮(dan)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼保持(chi)低的磁導率(lv)。
