现如今针对的高氮系列研究主要集中在不锈钢这一领域。高氮铁素体不锈钢可以提高钢材屈服强度、改善冲击韧性、改善高温性能，可用

于电力工业的能量转换系统，即涡轮机叶片[5]、工具钢和轴承钢等。国际上现在通用的高氮奥氏体不锈钢钢分类标准如下表所示：

高氮奥氏体通常分为高氮Cr-Mn钢[6]等，氮元素改善了不锈钢的耐腐蚀能力、强化了材料的性能、稳定了奥氏体，当前高氮不锈钢主要用于发电机转子护环[7]、石油行业用的无磁钻杆[8]，高端飞行器的轴承组件、人体植入医疗用材等。高氮马氏体不锈钢改善了材料的耐蚀性和耐热性并且提高了不锈钢强度，用在航天设备的燃料泵轴承[9]等。

高氮铁素体-奥氏体双相不锈钢[10]提高了不锈钢的屈服强度、改善了原有不锈钢的冲击韧性以及高温性能差的特点，适用于海洋中使用的热交换器等。

高氮钢的具有非常广阔的研究和发展前景，因此我国开展高氮钢的系统研究势在必行。

1.2研究方向

高氮钢在近期的科学研究主要集中在以下两个方面：一种是按照金属的本身功能运用状况设计含氮钢的成分；另一种是使用制备工艺即相应的热处理技术取得适宜成分需要的高氮钢。

由于氮元素在钢中的溶解度[11]很小，所以高氮钢投入生产的主要问题是提升不锈钢中氮的溶解程度，避免钢材在冷凝过程中出现钢内逸出氮的情况[12]，从而使得氮在钢中匀称分布。世界各国对于高氮钢的研究十分重视，当前高氮不锈钢的冶炼工艺方法大致的种类有氮气加压熔炼法[13]、对拥有氮元素的基体进行加入合金的方法等。

1.3研究现状

1.3.1国外高氮钢研究现状

1.3.2国内高氮钢研究现状

1.3.3高氮钢工艺研究现状

1氮气加压熔炼法

氮气加压熔炼法[25]是在常压下向不锈钢中加入氮，使含氮量达到大于不锈钢溶解度的工艺，浇注和熔炼都在加压氮气下进行。德国等工业大国都研发出了适合自身国家生产的加压冶炼制备，很大程度地推进了高氮钢加压冶炼技术的长远研究，当下已经研究出的加压熔炼技术方式为加压感应熔炼法（PIM）[26]等。

2粉末冶炼法

现有的国内外通过粉末冶金法[27]加工高氮不锈钢的方法主要有以下方法：首先制得含氮量高的不锈钢粉末，其次使用粉末冶金等传统粉末冶炼金属成型加工技术得到高氮不锈钢；将未含氮的不锈钢粉末通过注射成形等工艺加工成坯后，氮化处理和烧结同时开展；再将加工得到的高氮不锈钢粉末和之后烧结的模具中进行吸氮处理二者相结合得到高氮不锈钢。

3含氮合金添加法[28]

该种技术是往熔炼炉加入含有氮的合金材料，让钢材的氮含量接近0.5-0.6%，从而实现氮元素合金化的目标。

4反压铸造钢材法

反压铸造法[29]是在低压铸造工艺上进行改进的，反压铸造法去除了低压铸造和压力下结晶的一系列缺点，是一种生产优质铸件的工艺方法。

5气体吹洗法

此法是由Holzgruber提出得一种用于大批量加工超高氮含量的高氮钢的气方法

[30]，该法利用自耗或自耗加热法，在液态金属中不断加入氮气，从而达到控制氮在材

料中含量的方法。氮气加压熔炼法的缺点很明确，核心包括下几个方面：

（1）氮分布不匀称，工艺难以控制；

（2）氮合金化期间和凝固在一定过程中不能完全分散；

（3）加工费用昂贵。粉末冶金法的工艺较为复杂，粉末冶金法优点有:

（1）可以提升钢材的功能没有后续再加工；