钢铁的大规模使用推动人类文明进入了新的历史时期—钢铁时代，成为人类文明的一个重要标志。自从人类开始使用钢铁，与“锈蚀”的抗争就成为一场旷日持久的战争。锈迹斑斑的机械、倒塌的钢架桥梁几百年来无不向人类炫耀着大自然“侵蚀”的胜利。直到20世纪初，一种叫“不锈钢”的材料的出现才使得人类拥有了对抗大自然“侵蚀”的制胜法宝。
不锈钢，正如其名，是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。在空气中耐蚀的钢称为“不锈钢”；在各种侵蚀性较强的介质中耐蚀的钢称为“耐酸钢”。通常把不锈钢和耐酸钢统称为不锈耐酸钢，简称“不锈钢”。不锈钢之所以不锈是因为它含有至少10.5%的铬元素（Cr）。Cr的加入，给不锈钢穿上了一层致密的保护膜—钝化膜，从而赋予不锈钢很强的抵御介质侵蚀的能力。
图1.9 日常不锈钢制品
在不锈钢中加入镍元素（Ni）可以改变不锈钢的原子排列，形成一种新的不锈钢—奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢不仅具有普通不锈钢的耐蚀性，而且具有优异的塑韧性、焊接性能和塑性加工性能。我们生活中常用的不锈钢杯子、餐具等一般都是奥氏体不锈钢加工的。有趣的是，奥氏体不锈钢是非磁性的，磁铁是吸不住的，有兴趣的读者可以试试。既然奥氏体不锈钢这么好，为什么我们的桥梁、汽车、建筑物门窗等不用它呢？这是由于Cr、Ni元素非常贵，这使得不锈钢的价格远高于普通钢铁。
有什么办法可以降低奥氏体不锈钢的价格并且能保持其优异的性能呢？科学家发现，向奥氏体不锈钢中加入1%的氮（N）就可以代替6~20%的Ni，你没看错，正是空气中的氮。而N元素的价格仅为Ni元素的1/200，价差十分巨大。更吸引人的是，高的氮含量不仅大大提高了不锈钢的耐蚀性能，而且提高了不锈钢的强度和塑韧性。高氮不锈钢通过冷加工可以进一步提高其强度并仍然保持良好的塑性。比如18%Mn18%Cr0.6%N的高氮奥氏体钢，在变形量为40%时，其屈服强度可从600MPa提高到1400MPa以上，而断裂韧性仍保持着较高的数值；如果采用拉丝的话，可进一步将屈服强度提高到2400MPa，强度提高了4倍，是我们常见的工程机械用钢的6倍多。
另外，由于高氮不锈钢中没有镍元素的存在，从而可避免镍元素在人体内析出造成的致敏性及其他组织反应。因此，高氮不锈钢的生物相容性较好，多用在医用合金上。同时，优异的耐腐蚀性能与力学性能的结合使得高氮不锈钢凸现为工程材料中的热点。例如，作为无磁钻铤用材，高氮不锈钢既能够满足无磁钻铤高强度作业，又能够符合油井油气的腐蚀环境。因此，研发和生产高氮无镍奥氏体不锈钢具有极大的经济效益和社会效益。
高氮不锈钢是怎么制造出来的呢？氮气会自己跑到钢里面去吗？事实上，常压下氮在钢中的溶解度很低，将氮加入到不锈钢中是一件极富挑战的事情，是阻碍氮作为合金化元素的主要因素，也是发展高氮不锈钢的首要问题。不难想到，我们通过加压的办法可以将氮“压”到不锈钢中去，这就是生产高氮不锈钢的主要技术—加压冶金技术，如加压感应熔炼、加压电渣重熔、真空感应熔炼等。但是，加压冶金存在冶炼工艺复杂、设备昂贵、安全隐患大、生产成本高等问题。
因此，探究在常压下制备高氮不锈钢成为了业内研究的热点。由于氮在固态不锈钢中的溶解度比在其熔体中的溶解度大得多，利用粉末冶金技术（一种用金属粉末作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料的方法）可以在较低的氮压力和温度下完成合金粉末的氮化，制得高氮含量的不锈钢粉末，并且可以精确控制氮含量。此外，粉末冶金技术还可以实现零部件的近终成形，具有节约材料、生态洁净、部件性能组织均匀等优点，已成为高氮不锈钢研发和生产的技术趋势。
