1.3.1  高氮钢的定义

对一般钢种而言,合金中的氮元素超过一定含量就认为是有害成分,会影响合金的性能，而高氮钢并非如此[15]。在1988年法国里尔的第一届高氮钢国际会议上，M.O.Speidel提出了“高氮”的定义，认为比大气压下生产的材料含氮量高的即为“高氮”，铁素体钢中W（N）>0.08%或奥氏体钢中W(N)>0.4%的钢是高氮钢[16]。这个定义受到了世界范围内的广泛认可，但随着新型钢种的出现，高氮钢又有了新的定义。通常认为,人为地向钢中加入氮元素,以达到某种特定性能,这些钢都可称为高氮钢[17]。

铁在1600ºC时，合金添加对氮元素的溶解度的效果如图1-2所示，铬对氮的溶解度的影响为标准化依据。铬在不锈钢中不仅是最重要的合金元素之一，它还会显著增加氮元素在液态铁合金中的溶解度。尽管Ti、Zr、V、Nb这些元素在液体中能使氮的溶解度有更强烈的增长，但具有较强的氮化物形成倾向 ,不利于焊缝的韧性 ,尤其是低温韧性。

1.3.2  高氮钢的特点

    高氮钢有其他合金不具备的优点：①屈服强度、拉伸强度高；② 延展性好、具备高断裂韧性；③高应变硬化潜力；④阻止形成变形诱导马氏体；⑤ 低磁导率；⑥良好的耐腐蚀性能。利用N元素来代替合金元素Ni作为奥氏体稳定元素以获得奥氏体组织[19]。而且N的加入，在韧性不损失的前提下有效地提高了钢的强度，提高奥氏体不锈钢的N含量，钢的屈服强度能够达到近2倍的强度[20]。因此，高氮钢具有良好的强韧性和耐蚀性，而且由于这种钢具有顺磁性特点以及低温(4 K)时仍具有高的强度和韧性,在低温工程领域也具有广泛的应用前景[21-23]。