表9.70和表9.71分別列出了一些典型高氮奧氏體不銹鋼的化學成分及其力學性能。

 在固溶處理或退火狀態下，高氮奧氏體不銹鋼的屈服強度和抗拉強度超出傳統鋼200％～300％。氮增加強度的原因有固溶強化、對層錯能的影響、沉淀析出強化、有序強化等。

 高氮鋼晶體結構一個主要特點是自由電子濃度的增加，提高了原子間金屬鍵鍵合，使電子在晶體結構中的分布更均勻。因此，位錯滑移時并不減弱或者破壞原子間結合，使材料具有高的強度和高的斷裂韌性，但氮含量高于0.5％時，因原子間金屬鍵鍵合下降而不利于韌性。

 在奧氏體鋼中，氮原子與位錯的結合能高于碳原子與位錯的結合能，而且這種結合能隨氮含量的增加而增加，因此氮原子比碳原子更能有效地阻塞位錯。

 實驗證明，氮與碳不同，其在晶界的偏析傾向不明顯，氮和晶界的親和力很弱。這可以解釋高氮鋼為何具有良好的耐晶間腐蝕性能和高溫力學性能。

 在鐵基固溶體中，氮原子與鄰近置換型合金元素傾向于金屬鍵結合，有助于短程有序，這有利于合金元素更均勻地分布，增加了奧氏體的穩定性，抑制了沉淀析出和發生腐蝕。

 大多數試驗結果認為，奧氏體鋼中添加氮會降低層錯能。在含氮奧氏體不銹鋼的形變過程中，氮促進平面滑移，這是由于層錯能低，能阻止位錯攀移出滑移面。

 添加氮之后，會對奧氏體不銹鋼的沉淀析出行為產生很大的影響。通常，氮使M₂₃C₆型碳化物析出的時間變得更長，因為氮在這類碳化物中通常是不可溶的，從而推遲碳化物的形核，降低其形成速率。氮也降低碳原子和鉻原子的擴散能力，推遲碳化物的過時效，但鋼中的氮含量太高會導致氮化物Cr₂N的沉淀析出。

 含碳的奧氏體不銹鋼在溫度降至-269℃時，其屈服強度升高不多，而高氮鋼的屈服強度則隨溫度的降低而顯著提高。如果在23℃時含氮鋼的屈服強度較含碳鋼高出23％，則在-269℃時含氮鋼的屈服強度則較含碳鋼高出300％。因此，高氮奧氏體不銹鋼可用于制作超導磁體的外殼，但應注意，高氮奧氏體不銹鋼在低溫時會出現韌脆轉變溫度，如果高氮奧氏體不銹鋼中加入適量的Mo和Ni則可以改善低溫時鋼的韌性，同時降低鋼的屈服強度。

 冷變形是提高奧氏體不銹鋼強度的有效手段，其效果遠高于固溶強化。冷變形對于高氮奧氏體不銹鋼的強化效果尤為顯著。例如，在Fe-18Cr-（7～18）Mn-N合金中，在含氮1.07％和冷變形量為50％時， 可使鋼的屈服強度超過2000MPa。氮還增加鋼的形變強化率，但對鋼的形變強化指數n的影響較小。

 在奧氏體不銹鋼中加入氮可以顯著地提高奧氏體的穩定性，有效地抑制在變形過程中a'和ε（hcp）馬氏體的形成，甚至在低溫時也不會出現a'馬氏體。

 在高氮奧氏體不銹鋼中的固溶氮含量可以高達約1％，當加熱溫度達到600～1050℃時，鋼變得不穩定而析出氮化物。如果鋼中不含強氮化物形成元素Ti、Nb、V時，主要析出的是Cr₂N，有時還析出其他金屬間化合物。圖9.97為一種高氮奧氏體不銹鋼的TTP曲線。

 當全部氮原子間隙固溶于奧氏體中時，鋼顯示出良好的強度和韌性，但當有氮化物析出時，將導致鋼的脆性出現，特別是在晶界和亞晶界析出的氮化物對鋼的沖擊韌性和動態應變的塑性十分有害，但對鋼的屈服強度和抗拉強度的影響較小。

 關于氮元素對不銹鋼耐蝕性能的影響在9.5.2、9.6.2.3等節中已有論述，但高氮奧氏體不銹鋼中氮對耐蝕性能的影響報道較少。