不锈钢是一种应用广泛的材料，在人们的生产和生活中随处可见。为了提高含有铬、镍等元素的合金钢的耐蚀性，必须降低碳含量。但碳含量低，强度难以提高，这也限制了不锈钢作为结构材料的应用范围。有没有这样一种不锈钢，既能减少贵金属的加入量，节约成本，又能提高材料的强度，扩大应用范围，又具有良好的耐腐蚀性，降低维修成本，提高成品的使用寿命？

2004年列入国家973计划的提高钢铁质量和使用寿命的冶金基础研究项目已于2009年通过验收。本项目以提高冶金质量为基础，以材料科学为指导，以延长钢材使用寿命为目标。主要成果如下：设计开发了低镍、高强度、低成本、高耐磨性、低磁性甚至无磁性资源节约型不锈钢原型钢；利用现有常压冶金工艺，冶炼、连铸含氮量为0.64%的高氮钢，开发经济型高强高韧性亚稳钢。这些成果将有助于提高我国钢铁企业的国际竞争力，具有广阔的市场应用前景。

是的，这种不锈钢被称为高氮钢。20世纪70年代，世界上出现了高氮不锈钢。廉价而取之不尽的氮被用来代替昂贵而稀有的镍。同时，提高了不锈钢的强度和耐局部腐蚀性能。氮的加入是阻碍氮作为合金元素广泛应用的主要因素。氮气在大气压下溶解度很低，很难添加。由于施氮量少，其有益效果不明显。高氮钢常用的生产方式是压力熔炼，需要专用的生产设备，这大大增加了高氮钢的生产成本，限制了其产量。中国是钢铁生产大国。用现有的冶金设备能在常压下生产高氮钢吗？

钢铁研究总院结构材料研究所副所长苏杰博士是冶金基础研究项目“资源节约型不锈钢提高钢材质量和使用寿命”课题组组长；采用现有的冶金工艺，在常压下冶炼、连铸含氮量达0.64%的高氮钢，轧制成20mm和14mm宽的钢板。这表明，高氮钢冶炼和热加工的瓶颈问题已基本解决，在2009年高氮钢国际会议上引起强烈反响，具有世界领先水平。&课题组通过科研机构与企业、产品生产企业的合作，对氮合金不锈钢进行了系统的研究。在钢铁研究所、东北大学和太钢集团公司的共同努力下，研究人员利用thermo-Calc热力学软件对高氮钢的合金进行了设计，改进了合金设计配方，提高了氮的溶解度，实现了常压生产高氮钢。苏杰说：“通过引入热力学软件进行理论计算，我们可以找到合金的最佳成分，这不仅减少了实验室摸索过程，而且从理论上解决了凝固过程中氮饱和溶解度的设计问题，掌握氮合金不锈钢的合金化原理和制造工艺。&通过理论问题的解决，科研人员可以根据企业的需要开发出一系列氮合金资源节约型不锈钢，从而实现低成本、高性能的新型不锈钢的生产和应用。

苏杰举了一个例子：例如，在一定程度上加入氮，可以使不锈钢完全不含镍。有一定比例的人对镍过敏，因此这种无镍高氮钢材料可用于人体植入物、手表、眼镜架等。现在，菲亚达手表公司正在与我们洽谈合作事宜。&研究人员还发现，碳和氮的加入可以使亚稳态钢具有良好的加工塑性。&“这种材料可用于制造汽车零部件和火车车体。成本比目前的301钢低20%-40%。其力学性能较好，耐腐蚀性能接近，市场前景十分广阔。目前，该项目已进行了半工业性试验。&这可以在将来完成。AOD炉（一种常用的不锈钢精炼设备）生产的高氮原型钢在哪里可以使用？

根据高氮原型钢的性能特点，在某些领域可以替代304不锈钢，因为它具有与304不锈钢相同的耐腐蚀性，比304不锈钢高两倍的强度，而且价格低廉，与304不锈钢相比具有很大的竞争优势。到目前为止，课题组重点研究了以下几个方面：矿用和洗煤用耐磨设备；高强度不锈钢紧固件；高强度建筑加固；防弹装甲。其中，用原型钢制成的洗煤筛网已成功应用于工业生产，并表现出优异的耐磨性和耐腐蚀性。通过与国家标准件质量监督检验中心的合作，成功试制了M12螺栓，并准备进一步试制M20螺栓。一旦试制成功并制定相应的技术规范，可广泛替代304不锈钢紧固件，产生巨大的经济效益。

苏杰预测，如果国家标准和建筑规范能够跟上，钢筋将成为高氮原型钢市场最有前景的应用方向。目前，我国桥梁和其他建筑物使用的是普通钢筋，而世界寒冷地区和沿海地区的桥梁和其他建筑物则没有使用不锈钢钢筋。高氮不锈钢棒材比普通钢筋具有更高的强度、更好的耐腐蚀性和零维护性。根据四级钢的使用寿命，可大大降低四级钢的总使用寿命。