我國(guó)含氮鋼的研究開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，北京科技大學(xué)（原北京鋼鐵學(xué)院）的肖紀(jì)美教授就開(kāi)始研究鋼中氮對(duì)組織和性能的影響，發(fā)現(xiàn)錳、氮能部分或全部代替奧氏體不銹鋼中的鎳，首次提出了節(jié)鎳奧氏體不銹鋼基本成分設(shè)計(jì)和力學(xué)性能計(jì)算的方法及計(jì)算圖，成功研發(fā)了Cr-Mn-C-N節(jié)鎳奧氏體不銹鋼。70年代，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所成功地開(kāi)發(fā)出含氮無(wú)鎳雙相不銹鋼（0Cr17Mn14Mo2N),并獲得了一應(yīng)用。21 世紀(jì)初，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所在國(guó)家計(jì)劃（“863計(jì)劃”）項(xiàng)目的支持下，研究開(kāi)發(fā)出含氮醫(yī)用無(wú)鎳奧氏體不銹鋼（17Cr-14Mn-2Mo-0.46N),較全面地研究了材料的力學(xué)性能、耐腐蝕性能、腐蝕疲勞性能、磨蝕性能和生物相容性。結(jié)果證明，新鋼種較傳統(tǒng)醫(yī)用 316L不銹鋼具有更為優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、耐體液腐蝕能力和生物學(xué)相容性。此外，中國(guó)科學(xué)院金屬研究所以中氮含量的22Cr-13Ni-5Mn為基礎(chǔ)研制成功的高強(qiáng)度抗氫鋼（HR-3)在核技術(shù)領(lǐng)域獲得了應(yīng)用。東北大學(xué)自20世紀(jì)90年代以來(lái)也開(kāi)展了氮合金化的實(shí)驗(yàn)室研究工作，并在10t電弧爐和30tAOD爐上應(yīng)用。隨著我國(guó)大型AOD精煉裝備的普及和精煉技術(shù)的進(jìn)步，特別是以氮代氬吹煉工藝的日趨成熟，以山西太鋼不銹鋼股份有限公司（簡(jiǎn)稱太鋼）為代表的不銹鋼企業(yè)發(fā)展了系列含氮、中氮和高氮不銹鋼，豐富了氮合金化不銹鋼品種并拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)了我國(guó)氮合金化不銹鋼的繁榮和發(fā)展。

  20世紀(jì)80年代末我國(guó)開(kāi)始了高氮不銹鋼的初步研究，如原上海鋼鐵研究所曾利用保加利亞的反壓鑄造技術(shù)試制了高氮不銹鋼。20世紀(jì)90年代以來(lái)，基于我國(guó)大容量發(fā)電機(jī)組對(duì)高性能護(hù)環(huán)的迫切需求，中國(guó)第一重型機(jī)械集團(tuán)公司（一重）、第二重型機(jī)械集團(tuán)公司（二重）、德陽(yáng)萬(wàn)鑫電站產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有限公司、東北大學(xué)、太原科技大學(xué)（原太原重型機(jī)械學(xué)院）等企業(yè)和科研院校陸續(xù)開(kāi)展了Mn18Cr18N護(hù)環(huán)鋼常壓冶煉、熱加工、熱處理、冷變形等工藝研究，目前已突破600MW以上大容量發(fā)電機(jī)組用Mn18Cr18N護(hù)環(huán)成套制備技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，為我國(guó)高氮不銹鋼新品種研發(fā)和生積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了含氮熱作模具鋼、耐蝕塑料模具鋼和軸承鋼，以及Cr-Mn系無(wú)磁鉆鋌、坦克裝甲等高氮不銹鋼的生產(chǎn)和應(yīng)用。

  加壓冶金是制備氮含量超過(guò)常壓溶解度的高性能高氮不銹鋼的有效途徑，而加壓冶金關(guān)鍵裝備及相關(guān)制備技術(shù)的長(zhǎng)期缺失嚴(yán)重制約了我國(guó)高性能高氮不銹鋼的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。2005年以來(lái)，東北大學(xué)特殊鋼冶金研究所在國(guó)家自然科學(xué)基金鋼鐵聯(lián)合重點(diǎn)、科技部“863計(jì)劃”等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的持續(xù)支持下，系統(tǒng)開(kāi)展了高氮不銹鋼冶金學(xué)基礎(chǔ)、加壓冶金裝備、常壓和加壓冶金制備技術(shù)、氮在高氮不銹鋼的作用機(jī)制以及高氮不銹鋼新品種等方面的研究和開(kāi)發(fā)工作。2007年?yáng)|北大學(xué)自主研發(fā)出最大壓力為4MPa的25kg 加壓感應(yīng)爐和國(guó)內(nèi)首臺(tái)最大壓力為7MPa的50kg加壓電渣爐，特別是2018年又建立了2kg多功能加壓冶金試驗(yàn)平臺(tái)和500kg半工業(yè)化規(guī)模的加壓電渣爐，以及即將投入使用的500kg加壓感應(yīng)爐，大大加快了我國(guó)高氮不銹鋼的研發(fā)進(jìn)程。利用上述加壓冶金關(guān)鍵裝備，系統(tǒng)研究了氮在常壓和加壓合金熔體中的溶解行為，引入氮分壓對(duì)氮活度的修正系數(shù)，建立了全新的不銹鋼熔體中氮溶解度模型，廣泛應(yīng)用于常壓和加壓冶煉過(guò)程中氮的精確控制，得到國(guó)內(nèi)外同行的充分認(rèn)可。構(gòu)建了加壓凝固過(guò)程鑄錠和鑄型溫度變化及界面氣隙的測(cè)量裝置和方法，量化了壓力強(qiáng)化冷卻的效果，闡明了加壓強(qiáng)化冷卻機(jī)理，明確了壓力對(duì)凝固相變、凝固熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響規(guī)律，揭示了加壓細(xì)化枝晶組織，抑制疏松縮孔，改善偏析、夾雜物和析出相分布的作用機(jī)理。上述冶金學(xué)基礎(chǔ)研究，豐富和發(fā)展了加壓冶金理論，為高氮不銹鋼加壓冶金制備技術(shù)的研發(fā)提供了理論支撐。同時(shí)，開(kāi)發(fā)出加壓感應(yīng)爐分階段控制壓力的氣相氮合金化、制備復(fù)合電極加壓電渣重熔、加壓感應(yīng)和加壓電渣雙聯(lián)等系列高氮不銹鋼加壓冶金制備技術(shù)。闡明氮在高氮不銹鋼中的作用機(jī)制，建立以“碳氮調(diào)控”為核心及多元素協(xié)同作用高氮不銹鋼合金設(shè)計(jì)方法。開(kāi)發(fā)出高級(jí)別護(hù)環(huán)鋼P(yáng)900N、P900NMo和P2000,耐蝕塑料模具鋼4Cr13MoN,航空高氮不銹軸承30Cr15Mo1N等新產(chǎn)品。

  此外，武漢科技大學(xué)、華北理工大學(xué)、鋼鐵研究總院等科研院校也開(kāi)展了加壓下氮的溶解行為、凝固偏析、制備技術(shù)以及品種開(kāi)發(fā)等研究工作。武漢科技大學(xué)李光強(qiáng)教授建立了0.2kg 的加壓感應(yīng)爐（最大壓力1MPa),研究了氮在Fe-Cr-Mn-Ni、Fe-Cr-V、316L合金熔體中的溶解行為，發(fā)現(xiàn)加壓能顯著提高熔體中氮的溶解度；隨著合金熔體溫度降低，其氮含量提高；隨著合金熔體中氧濃度增加，其吸氮速率及平衡氮含量顯著降低。華北理工大學(xué)王書桓教授構(gòu)建了一臺(tái)高壓真空復(fù)合碳管電阻爐（最大壓力2.5MPa,最高溫度2000℃),利用高氮分壓下底吹氮?dú)獾姆椒ǎ芯苛说贔e-Cr-Mn系、Cr12N合金熔體溶解熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明，加壓能顯著增加熔體中的氮溶解度；熔體中氮含量隨著Cr、Mn 含量的增加而提高，隨著溫度的升高而降低；提高合金熔體溫度，其增氮反應(yīng)速率增大；提高凝固壓力，鋼錠的致密性和縮孔現(xiàn)象得到明顯改善，并獲得了防止氮?dú)饪孜龀龅淖钚∧虊毫Αｄ撹F研究總院利用加壓感應(yīng)爐進(jìn)行了高氮不銹軸承鋼的研發(fā)，并對(duì)該類材料的組織和性能、熱加工和熱處理工藝等進(jìn)行了較為深入的研究，其硬度、強(qiáng)度和耐蝕性與國(guó)外產(chǎn)品相當(dāng)，但沖擊韌性有待進(jìn)一步提升。由于加壓電渣關(guān)鍵裝備的缺失，采用非真空感應(yīng)熔煉＋電渣重熔雙聯(lián)工藝發(fā)展了低氮含量的 40Cr15Mo2VN(0.15~0.2%N)，強(qiáng)度和硬度較高，但耐蝕性與Cronidur 30仍存在較大差距。近年來(lái)，浙江天馬軸承集團(tuán)有限公司從德國(guó)ALD公司引進(jìn)一臺(tái)5t加壓電渣爐，撫順特殊鋼股份有限公司從奧地利INTECO公司引進(jìn)一臺(tái)15t加壓電渣爐，進(jìn)一步加速了我國(guó)高氮不銹鋼研發(fā)和生產(chǎn)的進(jìn)程。

  高氮不銹鋼能否在工程領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用在很大程度上取決于其焊接性能，近年來(lái)，南京理工大學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)、鋼鐵研究總院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等?？蒲性盒２捎脗鹘y(tǒng)熔焊工藝（熔化極氣體保護(hù)焊、鎢極氣體保護(hù)焊、激光－電弧復(fù)合焊接等）進(jìn)行了高氮不銹鋼焊接，并對(duì)焊接接頭中氮的行為、組織和力學(xué)性能進(jìn)行了深入的研究。研究表明，采用傳統(tǒng)熔焊工藝焊接高氮不銹鋼易造成焊縫中氮的損失和氮?dú)饪椎男纬桑液缚p組織中會(huì)形成“骨骼狀”δ-Fe,進(jìn)而降低焊接接頭性能。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所和東北大學(xué)特殊鋼冶金研究所則采用攪拌摩擦焊接工藝進(jìn)行了高氮不銹鋼焊接，深入研究了不同焊接參數(shù)（焊接速度、攪拌頭轉(zhuǎn)速、冷卻速率等）下焊接接頭的氮含量、組織和性能，并成功制備出無(wú)氮損失和氮?dú)饪?、組織細(xì)小、性能優(yōu)異的高氮不銹鋼焊接接頭。