奧氏體不銹鋼是工業(yè)上應用*廣泛的不銹鋼。在奧氏體不銹鋼中，鎳是主要的奧氏體化元素，其主要作用是形成并穩定奧氏體，使不銹鋼獲得良好的強度、塑性和韌性。但鎳元素具有潛在的致敏作用，對生物體具有致畸、致癌等危害；且鎳是一種貴重的稀有元素，奧氏體不銹鋼的生產(chǎn)消耗了大量的鎳元素，造成其產(chǎn)品價(jià)格居高不下，不利于節約資源型材料。因此發(fā)展以其它元素代替鎳或減少鎳含量的低鎳和無(wú)鎳奧氏體不銹鋼不僅有利于降低成本，節約昂貴的戰略元素，而且可提高不銹鋼的使用**性，特別是在生物醫用領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)醫用無(wú)鎳奧氏體不銹鋼的任務(wù)更為迫切。無(wú)鎳不銹鋼的廣泛應用，近年來(lái)，無(wú)鎳奧氏體不銹鋼得到了快速的發(fā)展。無(wú)鎳 Cr-Mn-N 奧氏體不銹鋼具有高氮含量，在取代鎳元素的同時(shí)，顯著(zhù)提高了不銹鋼的力學(xué)性能。經(jīng)形變細化后冷軋，冷拔和時(shí)效處理，無(wú)鎳 Cr-Mn-N 奧氏體不銹鋼的屈服強度可達到 3400 MPa，可制造彈簧，彈簧線(xiàn)圈及高壓軟管。其中，0Cr19Mn10N0.5鋼已大量用于采礦業(yè)；0Cr18Mn18N0.6 和0Cr18Mn18N0.9鋼以其無(wú)磁性、高強韌性、耐腐蝕性應用在電廠(chǎng)發(fā)電機定位環(huán)取得了良好的效果。我國中科院金屬所研制的 00Cr17Mn15Mo2N 新型醫用高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼已經(jīng)通過(guò)了細胞毒性、溶血、致敏反應、急性毒性及遺傳毒性等生物學(xué)性能檢驗。

無(wú)鎳 Cr-Mn-N 奧氏體不銹鋼的研發(fā)關(guān)鍵在于氮的加入。以氮合金化的鋼必須使氮全部溶解在奧氏體中，才能起到穩定奧氏體的作用。無(wú)鎳不銹鋼的廣泛應用，對于碳含量小于0.1%的鉻錳氮不銹鋼，當鉻含量大于 16% 時(shí)，在無(wú)鎳的情況下，鋼中的含氮量應不少于 0.3% 才能獲得完全的奧氏體組織。但是，氮在鋼中的溶解度很小，1535℃下氮在鋼中時(shí)可溶解 0.0394%，在常溫下僅溶解 0.015%。因此氮在鋼中溶解度問(wèn)題成為無(wú)鎳 Cr-Mn-N 不銹鋼發(fā)展的關(guān)鍵。

采用高壓冶金的方法可以有效提高鋼中的氮含量，保加利亞發(fā)明的高壓冶金法制造的高氮無(wú)鎳奧氏體不銹鋼，氮含量可以控制在較高的水平，甚至可以達到 2.1%。但高壓冶金法存在成本較高、操作復雜等問(wèn)題，大規模應用于生產(chǎn)存在一定的困難。無(wú)鎳不銹鋼的廣泛應用，目前，含氮鋼的冶煉通常采用加壓電渣重熔、反壓鑄造、熱等靜壓熔煉、加壓感應熔煉及粉末冶金等方法。我國湖州久立特鋼公司采用氬氧脫碳法成功冶煉了 1Cr22Mnl5N 高氮不銹鋼，氮含量為0.56%，并生產(chǎn)出熱軋圓鋼用于海洋建筑物的混凝土結構。

采用高溫滲氮工藝可以增加鋼表層的氮含量。中科院金屬所在加熱溫度為1200 ℃、保溫時(shí)間為 24 h、氮氣壓力在0.2～0.5 MPa 的工藝條件下，在無(wú)鎳雙相不銹鋼表面獲得厚度在 2.0 mm 以上的滲氮層，表層氮含量達到 1.0% 以上。雙相不銹鋼通過(guò)滲氮發(fā)生表面奧氏體轉變，獲得了組織梯度變化的多相復合不銹鋼。無(wú)鎳不銹鋼的廣泛應用，采用高溫滲氮工藝所得到的高氮奧氏體不銹鋼在 0.9% NaCl生理鹽水和模擬血漿溶液中具有優(yōu)異的耐蝕性，在提高強度的同時(shí)，伸長(cháng)率、斷面收縮率仍保持了較高的水平。