一，高氮钢定义
通用的高氮钢定义是：“奥氏体含氮量高于0.4%，马氏体含氮量高于0.08%”。
自从发现以氮代替镍的含氮钢比镍基不锈钢有更好的综合性能后，一百多年来，各个国家都在研究高氮钢的生产工艺，希望以成本低廉而且丰富的氮代替昂贵而且稀少的镍。目前工业发达国家已经生产出了几十种牌号的高氮钢。由于工艺复杂，生产成本高，虽然在重要的领域取得突破，但是还没有取得广泛的工业应用。
二，高氮钢的发展史：
氮在钢中极易产生偏析、气孔、时效硬化等现象，降低铁素体不锈钢的塑性，严重时甚至造成钢铸件报废。基于以上氮对钢的不利影响，在过去很长一段时间对氮在钢中的认识都处于停滞不前的状态，直到20世纪初人们才开始对氮在钢中的有利影响开始了新的认识。1926年首先发现了氮的奥氏体化能力和氮对不锈钢力学性能的影响。通过氮对不锈钢的影响提出了氮可以提高奥氏体不锈钢强度的观点。随后在基础上进一步提出了氮还可以改善钢的耐腐蚀性的观点。
二战期间，由于镍元素的缺乏，氮作为替代元素，高氮不锈钢的初期阶段来临。为了促进不锈钢产业的发展和解决当前镍资源匮乏的问题，世界各国开始对不锈钢的研发寻找新的出路。德国和美国率先在高氮钢领域成功的开发出以锰、氮代镍的不锈钢。与此同时，美国研制出的201、202两个含氮高锰系列奥氏体不锈钢钢种得到了广泛的应用。以此为基础，氮元素在AISI300系列奥氏体不锈钢和双相不锈钢中也得到更为广泛的研究和应用。瑞典的Avesta公司和美国的Allegheny Ludlum工业有限公司分别在20世纪中后期也相继研究出了氮合金化钼钢钢种254SMo和氮合金化AL6XN钢钢种。
20世纪中期，利用加压感应炉设备在实验室冶炼出不同氮含量的高氮奥氏体不锈钢，才开始对高氮不锈钢进行研究，直到20世纪60年代后期，高氮奥氏体不锈钢才开始商业化的生产。但是高氮钢的发展由于受到冶炼技术的限制，氮含量不超过0.6%，因此高氮钢在当时并没有得到广泛应用。
高氮钢的制备技术方面在20世纪中后期取得了一定进步，因此利用改进后的加压冶炼设备研发出了一系列含铬、钼和锰的高氮不锈钢。例如德国的公司在1975年首次成功的研制出了大型火力发电机护环用钢P900，紧接着在1981年研发出P900N和1996年研发出P2000火力发电机护环用钢。
在发达国家，对高氮不锈钢在发电机转子护环上的应用受到很高程度的重视，到目前为止已经取得了很好的市场，得到了广泛的应用。西德采用增压电渣重熔工艺，日本采用VOD底吹氮气工艺和粉未冶金工艺，保加利亚采用反压铸造工艺等已经成功的开发出多种新型廉价高氮钢种，氮含量高达1%以上，高氮钢的发展以及应用又出现了新的高潮，德国、美国、日本在此领域已经达到较高的水平。
由于人体对镍元素和含有镍元素的材料的过敏反应，加上镍元素高昂的价格、对力学性能的不良影响和引起生物体的过敏甚至潜在致癌的可能，使含镍不锈钢在性能及应用范围上受到了限制。而氮却不存在这些不利因素，并可以显著提升材料的抗腐蚀能力和机械强度。
高氮不锈钢受到了国内外学者的广泛关注并且已经对高氮钢展开了深入的研究，近几年在高氮钢的冶炼基础、性能、应用研究等方面又有了新的进步且发展势头很好，市场应用前景广阔。
三、高氮钢的性能特点：
在奥氏体钢中氮处于周溶态，其作用有:
(1)稳定奥氏体。氮的加入提高了奥氏体相对于马氏体的稳定性，其作用约为镍的25倍。所以，氮对马氏体和相变马氏体均有抑制作用。
(2)强化材料性能。氮的加入提高了奥氏体钢的屈服强度而不降低材料韧性;特别是可以通过冷加工进一步提高强度，以18%Mn18%Cr0.6%N的高氮奥氏体钢为例，在变形量为40%时，其屈服强度可从600MPa提高到1400MPa以上，而断裂韧性仍保持着较高的数值:如果采用拉丝的话，可进一步将屈服强度提高到2400MPa，高氮奥氏体钢之所以具有高的加工硬化率，是由于高氮含量降低了堆垛层错能，造成稳定的位错排列。
(3)改善材料的耐腐蚀性能。氮的加入可改善奥氏体钢耐各种腐蚀，包括点蚀、应力腐蚀和品间腐蚀的性能。由于氮的存在，在金属表面形成了一层富氮钝化膜而抗腐蚀，且 Mo 的存在使抗点蚀能力约为Cr 的30 倍。氮的引入，抑制了碳化物的析出，从而避免因碳化物的析出而引起的晶间腐蚀。此外，氮的存在也有益于奥氏体钢的蠕变和疲劳性能。
氮在铁素体钢中的作用:
其强化作用是通过Fe-N合金的淬火-回火工艺，形成弥散的氮化物来实现的。与碳化物相比，氮化物更稳定，更细小，其作用有:
(1)提高屈服强度。在低于600°C回火时，高氮铁素体钢的屈服强度明显优于普通钢，这主要是回火在钢中形成细小的Cr2N析出物并与高密度的晶格位错以及狭窄的马氏体条共同作用的结果。固溶处理温度越高，析出物也越细，当固溶处理温度从1100°C升至1200°C，氮合金化钢的屈服强度可提高 100MPa。
(2)改善冲击韧性。含氮铁素体钢中，由于析出了大量细小且稳定的(N6,V)X相，从而抑制了晶粒长大。铁素体晶粒越小，脆性转变温度就越低，韧性也就越好。氮合金化钢的冲击韧性明显优于普通的Cr12钢。
(3)改善高温性能。有研究表明，当温度高于550°C时，含氮量为0.16%、含铬为9~12%钢的屈服强度大约是无氮20Cr12MoV 钢的 2 倍。含氮的Cr12钢在400~500°C范围内的强度与Ni基合金相当，且通过进一步优化，该合金在450°C时的屈服强度可望达900~1000MPa。另有报道，含氮钢在600~700℃下的蠕变率要比普通的20Cr12MoV钢低得多，其断裂时间约是普通碳钢的10~100倍。高氮钢低的瞬时蠕变归功于在亚晶界上细小的富Nb和V的MX相，它与M2X型析出物组合在一起，稳定精细的位错结构，从而延缓了合金的回复，致使蠕变速率降低。此外，氮也能改善铁素体钢的抗腐蚀性。与普通的50CrMo5钢相比，由于氮的引入，使得在H2S04和 3%NaCl中的耐腐蚀性和耐点腐蚀性都有明显改善。
高氮钢性能特点总结如下：
1.与目前用量最大的镍-铬不锈钢对比：
1)耐腐蚀性及耐海水腐蚀性明显高于常用不锈钢；
2)强度（抗拉强度、屈服强度、热强度等）是常用不锈钢的2～3倍；
2.与高强度结构钢对比：
1)是目前最高强度级别的高强度结构钢；
2)塑性明显高于其它高强度钢；
3)耐腐蚀性远高于其它高强度钢；
3.与耐热合金比：可以代替大部分高温使用的镍基合金及部分钛合金
奥氏体高氮不锈钢的高强度无磁特点，特别适用于发电机护环及军工行业。其耐腐蚀耐磨特性，适合于化工行业的管线及阀海洋工程。
高氮钢在军事装备方面的功能与特点：
1.高强度同时高塑性，能快速吸收冲击功，提高装备的抗打击能力；
2.不锈的特性，能提高装备在海洋、海空、地下及 其它恶劣环境下的抗腐蚀与“三防”能力；
3.无磁性，能提高装备的隐蔽能力和抗磁干扰能力（抗磁探测、磁诱导水雷、深水炸弹、鱼雷攻击等）；
4.高温强度和较低脆性转变温度，用于武器装备的抗高温与抗低温部件。
主要军事用途：
1.潜艇材料：大深潜潜艇的耐压无磁壳体、大口径高压气瓶、潜射导弹发射管、泵、阀、缸体、管道、管件、构件；
2.航母、扫雷等水面舰的无磁船体、耐热抗打甲板、拦阻索、高强度构件；
3.两栖坦克、战车抗打耐蚀壳体、抗爆复合履带；
4.飞机发动机叶片、燃烧室、蒙皮及高强耐蚀零部件；
5.沿海及地下抗爆抗蚀掩体；
6.抗高温炮管、枪管、枪械、战刀、佩剑、复合头盔等。
工业产品用途：
1)海洋平台构件、油气输送管线、换热器、水下设施部件；
2)航空航天器部件、跨海大桥构件；
3)火电核电超超临界锅炉、容器、护环、重要构件；
4)油船、耐蚀船高温高压容器及管道；
5)石油钻探无磁钻具；
6)石化、氯碱、冶金等耐蚀耐热高压罐体、阀门、泵体、螺栓、管道、管件、 特种绳索、紧固件；
7)无磁模具、轧辊、炉盘、砧铁；
8)高温叶片、抗磨螺旋桨、高温螺杆、高温液压件；
马氏体高氮不锈钢的高硬度耐腐蚀特点，特别适用于以下应用领域：
适合各类刀具、异形刀片
适合航空航天和工业应用的轴承和螺母
选矿用筛网、剪切破碎设备
