关键的外卖
说高氮是相当难的不锈钢(HNS)是新一代的不锈钢，因为它们是从20世纪40年代开始生产的。第二次世界大战期间，镍成为生产的战略要素奥氏体不锈钢．镍短缺导致其他元素完全或部分更换镍。这是一个关注氮的第一阶段奥氏体稳定元素。
第二阶段是当镍和含镍合金的过敏作用被接受。科学家们希望用具有低镍含量的材料替代生物材料的高镍不锈钢。
在低合金钢，氮被称为原因的不希望的杂质脆化通过形成氮化物沉淀和应变时效。由于这一事实，低合金钢中的氮含量保持在100ppm以下。
然而，在不锈钢等高合金钢中，情况就不同了。与镍类似，不锈钢中的氮在室温下稳定奥氏体相。此外，它可以提高不锈钢的强度，在间隙位置调节固体晶格奥氏体。因此，在不锈钢中加入0.5% (500ppm)的氮气是没有问题的。
在下文中，我们描述了氮气如何影响不锈钢的不同性质。
机械性能
不锈钢中氮含量的增加可提高不锈钢的耐蚀性硬度，屈服强度，抗拉强度，耐磨性， 和乏力不锈钢的抗力。
镍作为替代奥氏体元素对强化奥氏体钢具有负面影响（图1）.而氮是提高奥氏体强度、稳定奥氏体相的最有效的间隙元素。氮的强大作用合金提高屈服和抗拉强度的方法见图2．
| 图1 - 通过奥氏体不锈钢合金化的固体溶液强化效应 | ||||||||
| 图2 - 氮对强度和氮气的影响延性304型不锈钢 | ||||||||
| 不锈钢 钢类型 |
组成（％wt。） | PREN | UTS. (ksi) |
|||||
| Cr | 你 | m | 莫 | N | C | |||
| Nitronic®50 | 21.5 - -23.5 | 11.5 - -12.5 | 4.0 - -6.0 | 1.5 - -3.0 | 0.2 - -0.4 | = 0.06 | 43 | 120 |
| Nitronic®32 | 16.5 - -19.0 | 0.5 - -2.5 | 11 - 14号 | - | 0.2 - -0.45 | = 0.15 | 23 | 115 |
| Nitronic®60__ | 16.0-17.0 | 8.0 - -8.5 | 7.5 - -8.5 | 0 - 0.75 | 0.1-0.18 | 0.06 - -0.08 | 45 | 106. |
| 316N. | 16.0-18.0. | 10.0 -14.0. | = 2.0 | 2.0-3.0 | 0.1-0.16. | = 0.08 | 27 | 90 |
| 316. | 16.0-18.0. | 10.0 -14.0. | = 2.0 | 2.0-3.0 | = 0.1 | = 0.08 | 26 | 84 |
| 304. | 18.0 - 20.0 | 8.0 - 12.0 | = 2.0 | - | = 0.1 | = 0.08 | 19 | 90 |
| 以PH值组合 | 15.0 - 17.5 | 3.0 - 5.0 | = 1.0 | - | - | = 0.07 | 16 | 198 |
| Zeron®100＊ | 24.0 - 26.0 | 6.0 - 8.0 | = 1.0 | 3.0 - -4.0 | 0.2 - -0.3 | = 0.03 | 40 | 109. |
| __也含有3.7 - 4.2%的硅 ††还包含3.0 - 5.0% Cu和0.15 - 0.45% (Ta + Nb) ＊含0.5 - 1.0% Cu和0.5 - 1.0% W(为超双相不锈钢) |
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本地化的耐蚀性
毫无疑问，氮气增加了点腐蚀抗性急剧;它甚至可以看到点蚀电阻当量数(PREN)不锈钢的关系:
方程2:PREN = %Cr + 3.3% Mo + 16% N
在上面的方程中——这是奥氏体不锈钢测定和比较不同成分不锈钢的点腐蚀抗力的一般方程——氮气的因素为16。然而，有各种调查表明，这个因素应该大于这个值。有些人建议25个甚至32个。
此外，据信，含有钼和锰的高氮不锈钢所需的新普通配方;氮和钼的同时存在对抗蚀的抗性和抗性的抗性产生协同效应缝隙腐蚀．此外，氮消除了锰对点蚀的有害影响(也应力腐蚀开裂）.因此，针对高氮锰钼不锈钢，提出了以下PREN方程:
方程3:PREN = %Cr + 3.3% Mo + 51% N + 6% Mo%N - 1.6 (%N)2
必须提到的是，钼是一种众所周知的合金元素，可以提高不锈钢的抗点蚀性。然而，添加钼以提高抗点蚀性只有在含钼的环境中才有效氯离子．换句话说，在含有其他卤化物(如碘化物或溴化物)的环境中，钼没有影响或有时是一种探讨了钼的负面作用。相反，氮会增加局部腐蚀无论卤离子的类型如何，抗性。
除了PREN之外，还有另一个概念，用于显示不锈钢对含氯化物溶液中奥氏体的局部腐蚀的易感性，称为合金耐蚀性(MARC)测定．
方程4:Marc =％Cr + 3.3％Mo + 20％N + 20％C - 0.5％Mn - 0.25％Ni
MARC已经被证明比PREN公式要好得多，特别是对于高合金，高氮不锈钢。MARC公式只适用于固溶体中的合金元素。
等式4.显示了氮气对局部腐蚀的积极作用。另一方面，锰和镍，通常被认为是奥氏体稳定剂(类似于氮)，对点蚀和缝隙腐蚀有负面影响。
有几个被认可的机制来说明氮是如何延缓不锈钢中的点蚀的。(了解更多关于点蚀的信息了解点蚀防止灾难性故障)。下面，我们总结一下那些被普遍接受的观点。
坑启动步骤:氮素含量的测定是肯定的被动层比鲍尔材料至少七倍。在这种情况下，一种高度稳定的保护性氮化物层（Ni2莫3.N)在表面形成，可以保护表面不受局部腐蚀，使钝化层溶解减少。
坑生长步骤：如果在高电位下产生凹坑，氮溶解在凹坑区域，并与质子(H+)来产生铵离子(根据下面的反应)，这是一个碱性可以控制坑内局部pH值的缓冲物质。因此，坑内的pH值不会降低到酸性值。这意味着点蚀的自催化作用将被消除。
方程5:n + 4h.++ 3E-？NH4+
概括
高氮不锈钢并不是新型不锈钢，但其消费量在不断增加。氮可以是镍的合适替代品;后者相对价格较高，对机械性能有有害影响，并可能引起过敏和致癌。不仅仅是氮不有任何这些问题，但它还可以提高耐腐蚀性和不锈钢的强度。
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