含氮不銹鋼管是指加入一定量氮元素的不銹鋼管，因其明顯提高不銹鋼管的強(qiáng)度及耐蝕性，在有些場(chǎng)合可起到減少甚至代鎳的作用。當(dāng)今含氮不銹鋼管受到關(guān)注，成為了冶金和材料研究領(lǐng)域一項(xiàng)前沿技術(shù)，現(xiàn)已大量用于化工、食品、航空航天、海洋平臺(tái)、醫(yī)療器械和醫(yī)用植入材料等領(lǐng)域。目前含氮不銹鋼管可大致分為低氮型（Ｎ＜０．４％）和高氮型（Ｎ＞０．４％）兩大類。一氮在鋼中的作用總體來(lái)說(shuō)：氮在不銹鋼管中提高屈服強(qiáng)度的主要途徑有固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化及氮化物彌散強(qiáng)化；在提高強(qiáng)度的同時(shí)，并不降低塑韌性；此外，還提高蠕變強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和抗磨損能力；另外，還能提高抗腐蝕性。
１）固溶氮對(duì)組織結(jié)構(gòu)的影響
氮與碳相似，是形成間隙相的主要元素，在奧氏體不銹鋼管中，氮大部分固溶在奧氏體中，在鐵素體中很少；在鐵素體－奧氏體雙相不銹鋼管中，氮在兩相的分配因數(shù)為０．２３～０．２５。氮是擴(kuò)大奧氏體區(qū)和具有穩(wěn)定奧氏體的作用，相當(dāng)于鎳的２５倍左右（Ｎｉｅｑ＝Ｎｉ％＋０．５Ｍｎ％＋３０Ｃ％＋２５Ｎ％）（不同文獻(xiàn)有不同的報(bào)道，從１３．４至３０倍）。在常規(guī)的１８８奧氏體不銹鋼管中，會(huì)有少量的鐵素體存
在，隨著碳量的提高，鐵素體量將增加；而加入氮以后，隨氮量的增加，可以減少鐵素體量的增加；另外，可彌補(bǔ)由于降低碳量而造成對(duì)組織帶來(lái)的不利影響，氮可使鐵素體的形態(tài)由網(wǎng)狀、長(zhǎng)條狀向短棒狀、孤島狀轉(zhuǎn)變，從而減少網(wǎng)狀鐵素體對(duì)奧氏體不銹鋼管強(qiáng)度和塑性的不利影響。
２）金屬氮化物及其彌散現(xiàn)象
在奧氏體不銹鋼管中，存在彌散氮化物—Ｃｒ２Ｎ，氮延緩Ｍ２３Ｃ６及金屬間化合物析出；在含Ｔｉ、Ｎｂ鋼中，會(huì)存在ＴｉＮ、ＮｂＮ、Ｃｒ３Ｎｂ３Ｎ、ＣｒＮｂＮ等氮化物；在含Ｍｏ雙相鋼中，有很大比例氮以ＭｏＮ、Ｍｏ２Ｎ２Ｃｒ的氮化物形式存在于奧氏體基體中；在馬氏體不銹鋼管中，氮是馬氏體中主要的間隙元素，對(duì)馬氏體相變和性能起決定性作用。氮在馬氏體不銹鋼管中，與其他元素形成氮化物分布于晶界上，能防止晶粒長(zhǎng)大，提高硬化能力。
２氮在不銹鋼管中的有益作用
（１）氮是奧氏體形成元素，在一些鋼中作為有益元素加入，能顯著提高力學(xué)性能和耐蝕性。
（２）氮作為合金化元素，在各類不銹鋼管和耐熱鋼，可以取代并節(jié)省Ｎｉ。
（３）氮是固溶元素，以間隙原子形式產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，顯著提高鋼的強(qiáng)度，每０．００１％Ｎ可增加６ＭＰａ強(qiáng)度，并基本上與工藝條件無(wú)關(guān)。這種作用要超過(guò)其他間隙元素。如固溶態(tài)下，一般奧氏體不銹鋼管的Ｒｐ０．２約２００ＭＰａ，含０．５％Ｎ的不銹鋼管Ｒｐ０．２達(dá)５００ＭＰａ，０．９％Ｎ的Ｒｐ０．２達(dá)８００ＭＰａ。而同時(shí)韌性不明顯降低。
（４）鐵基體與氮化物的界面能小于鐵基體與碳化物的界面能。因此氮化物更易形成彌散細(xì)小的強(qiáng)化相。鋼的含氮量及溫度對(duì)晶粒大小有影響，隨氮量的增加，晶粒細(xì)化作用將更大，低溫下更有效，高溫下氮的這種作用變小，甚至消失?？傊?，氮在不銹鋼管中主要通過(guò)固溶強(qiáng)化、晶粒細(xì)化及氮化物彌散強(qiáng)化途徑來(lái)提高、改善鋼的性能。
（５）再者，氮的加入可改善奧氏體不銹鋼管的耐一般腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕和晶界腐蝕能力。氮合金化能促進(jìn)奧氏體不銹鋼管表面富氮鈍化膜的形成，并抑制碳化物的析出，從而可降低晶界腐蝕的敏感性；Ｃｒ２Ｎ的析出所造成的晶間腐蝕也不如Ｃｒ２３Ｃ６析出所造成的晶間腐蝕顯著。
（６）氮具有很強(qiáng)的抗點(diǎn)蝕能力，約是Ｃｒ的３０倍，與Ｍｏ元素一起相互作用可顯著提高抗點(diǎn)蝕性能，且抗點(diǎn)蝕性能隨氮含量的提高而顯著提高。如含氮０．３％～０．６％的高氮鋼Ｘ２ＣｒＮｉＭｎＭｏＮｂＮ２５１８５４（ＵＮＳＳ３４５６５）具優(yōu)異的耐腐蝕性能，在固溶態(tài)下特別能耐各種氧化性或還原性酸的腐蝕，即使這些酸受到鹵化物的污染影響也不多。
３氮在鋼中的有害作用
通常鋼中氮是在煉鋼過(guò)程中隨爐料進(jìn)入，或鋼水可從爐氣中吸入。如將含氮量較高的鋼從高溫急冷后，得到氮在αＦｅ中過(guò)飽和固溶體（Ｎ在αＦｅ中最大溶解度在５９１℃為０．１％，隨溫度的下降，溶解度急劇下降，而在室溫下＜０．００１％），在室溫下長(zhǎng)期放置或稍高溫度加熱時(shí)，氮會(huì)逐漸以氮化鐵形式從αＦｅ中析出，使鋼變脆（強(qiáng)度硬度升高、塑韌性下降），俗稱時(shí)效。另外，氮還會(huì)與鋼中的Ｔｉ、Ａｌ等元素形成脆性?shī)A雜物，聚集在晶界上，影響疲勞性能。早期普遍認(rèn)為加入少量的氮對(duì)鋼的有利作用不明顯，相反對(duì)沖擊韌度、塑性存在不利影響，這些也阻礙了人們對(duì)氮應(yīng)用的重視。