不銹鋼是應用極為廣泛的材料，在人們生產生活中隨處可見。這種添加了鉻、鎳等元素的合金鋼，出于提高抗腐蝕能力的需要，必須降低碳含量，而碳含量一低，強度就很難提高，這也限制了不銹鋼作為結構材料的應用范圍。有沒有這樣一種不銹鋼，它既能減少貴重金屬的添加量以節約成本，又能提高材料強度以擴大應用范圍，還要有良好的抗腐蝕性能以減少維護成本并提高成品使用壽命？
2004年列入國家973計劃的“提高鋼鐵質量和使用壽命的冶金學基礎研究”項目已于2009年通過驗收，該項目以提高冶金質量為基礎，以材料學為先導，以延長鋼的使用壽命為目標。主要成果有：設計并開發出低鎳、高強度、低成本、高耐磨性、低磁甚至無磁的資源節約型不銹鋼原型鋼；在常壓下利用現有冶金工藝流程冶煉并連鑄出了氮含量達0.64%的高氮鋼；研究開發出了經濟型高強高韌亞穩鋼。這些成果有利于提高我國鋼鐵企業的國際競爭力，擁有廣闊的市場應用前景。
這種不銹鋼的名字叫做高氮鋼。上世紀70年代，世界上就已經有高氮不銹鋼出現，用廉價的取之不盡的氮代替昂貴稀缺的鎳，同時還提高了不銹鋼的強度和抗局部腐蝕能力。阻礙氮作為合金元素廣泛使用的主要因素是氮的加入問題，在大氣壓下氮溶解度非常低，加入很困難，由于加入量少，其有利影響不太明顯，高氮鋼的普遍生產方式是加壓冶煉，需要特殊的生產設備，這就大大增加了高氮鋼的生產成本并限制了它的產量。我國是鋼鐵生產大國，能不能使用現在通用的冶金設備在常壓下煉出高氮鋼？
鋼鐵研究總院結構材料研究所副所長蘇杰博士是“提高鋼鐵質量和使用壽命的冶金學基礎研究”項目中“資源節約型不銹鋼研究”課題組的負責人，他說：“我們在常壓下利用現有冶金工藝流程實際冶煉并連鑄出了氮含量達0.64%的高氮鋼，并軋制成20mm和14mm的寬幅板，這表明高氮鋼冶煉和熱加工的瓶頸問題已基本解決，在2009年高氮鋼國際會議上引起強烈反響，具有世界領先水平。”
課題組采取科研院校與企業聯合并與產品制造廠家合作的方式對氮合金化不銹鋼進行了系統研究。在鋼鐵研究總院、東北大學、太原鋼鐵（集團）有限公司的共同努力下，研究者們用Thermo―Calc熱力學軟件對高氮鋼進行合金設計，改善了合金設計配方，提高了氮的溶解度，從而實現了高氮鋼的常壓生產。蘇杰說：“通過引入熱力學軟件進行理論計算來找到合金的優化成分，不僅減少了實驗室摸索過程，保證了冶煉準確命中率，而且從理論上解決了凝固過程中氮飽和溶解度的設計問題，掌握了氮合金化不銹鋼的合金化原理和制造技術。”
理論問題的解決，使研究者們可根據企業需要，開發出滿足不同工業需求的系列氮合金化資源節約型不銹鋼，從而實現低成本高性能新品不銹鋼的生產應用。
蘇杰舉例說：“比如，氮加到一定程度，可以制成完全不含鎳的不銹鋼。有一定比例的人群對鎳是過敏的，因此這種無鎳高氮鋼材料就可以用于人體植入物、手表、眼鏡架等。現在‘飛亞達’手表正在跟我們談合作。”
研究者們還發現碳、氮混合加入可制成加工塑性好的亞穩鋼。“這種材料可用于汽車零件以及火車車體的制造，比現用的301鋼成本低20%―40%，力學性能更優，耐蝕性能接近，市場前景十分廣闊。目前此項目已進行了半工業化實驗。”
這是將來可以做到的，那么，課題組目前已經成功用AOD爐（一種常用的不銹鋼精煉設備）生產的高氮原型鋼又可用于哪些地方呢？
根據高氮原型鋼的性能特點，由于其具有和目前大量使用的304不銹鋼相當的耐蝕性能，并具有比304不銹鋼高2倍的強度，且價格低廉，和304不銹鋼相比具有很大的競爭優勢，因此可以在部分領域替代304不銹鋼。到目前為止，課題組重點將此原型鋼推廣應用于如下幾方面：礦山開采和洗煤用耐磨蝕設備；高強度不銹鋼緊固件；高強度建筑鋼筋；防彈裝甲。其中，采用原型鋼制造出的煤礦洗煤用篩網，已成功應用于工業生產中，并表現出優異的耐磨蝕性能。經過與國家標準件產品質量監督檢驗中心的合作，已成功試制出M12螺栓，并準備進一步試制M20螺栓。一旦試制成功，并制定相應的技術規范，可廣泛替代目前304不銹鋼制造的緊固件，產生巨大的經濟效益。
蘇杰預測，如果國家標準和建筑規范可以跟上的話，鋼筋將成為高氮原型鋼市場前景最大的應用方向。目前我國的橋梁等建筑都用的是普通鋼筋，沒有采用不銹鋼鋼筋，而國際上寒冷地區及沿海地區的橋梁等建筑很多都采用不銹鋼鋼筋。高氮鋼制成的不銹鋼鋼筋比普通鋼筋強度更高，耐腐蝕性更好，還具有零維護的優點。按原型鋼的強度級別，可替代目前應用的Ⅳ級鋼筋，其120年的使用壽命和零維護特性會讓總使用成本大大降低。
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