氮能够提高材料的力学性能，主要是由于，氮原子半径为0.071nm，铁原子半径为0.126nm，氮原子与铁原子的半径相比，氮原子半径小于铁原子半径，并且作为溶质的氮原子与作为溶剂的铁原子半径的比值为0.071/0.126=0.56＜0.59，所以氮加入到钢中，占据在铁原子形成的晶胞的八面体间隙中，形成间隙固溶体。其他条件相同时，形成间隙固溶体提高材料强度的能力是形成置换固溶体强度能力的10~100倍。此外，碳、氮还能与钢中的铬、锰等金属形成第二相粒子，提高材料的强度。

从图1.8可以看出，钢中氮含量的增加能够提高材料的屈服强度，但对钢的断裂韧性几乎没有影响。虽然在高温及室温下，高氮钢的韧性受氮的影响不大；但是低温下，氮的加入会出现韧脆转变（DBTT）现象。关于高氮钢韧脆转变机理的分析到目前为止尚未形成统一思想，比较认可的是微解理断裂。因此，在低温下使用高氮钢在设计时一定要考虑韧脆转变温度，防止意外事故的发生。为了解决这个问题，一般在设计钢种时通过镍当量与铬当量的计算，再根据图1.9，选择合适的范围，以避免低温下韧脆转变现象的发生。

Nb对不锈钢管力学性能的影响

研究表明，Nb加入到钢中，与钢中的碳、氮形成化合物及第二相粒子，这些第二相粒子及化合物成为再结晶的晶核，因此再结晶形核率高，同时，这些第二相、及化合物的存在，延迟了再结晶晶粒的长大，使得晶粒细化，从而提高不锈钢管的力学性能。此外铌的第二相粒子，在整个晶粒及晶界上弥散析出，起到沉淀强化的作用，亦提高了材料的力学性能。

N对不锈钢管耐腐蚀性能的影响

高氮不锈钢管中的氮能够提高不锈钢管的耐腐蚀性，尤其是对不锈钢管的耐晶界腐蚀性效果更加显著。很多学者对高氮不锈钢管的耐腐蚀性机理进行了研究，然后并没有达到一致的意见。目前最被广大研究者接受的是：氮溶解后，会与环境中的氢离子发434NHeHN，环境中氢离子被消耗掉，PH值升高，这样使得不锈钢管更抗腐蚀。还有的研究者认为，氮的加入，对不锈钢管的钝化过程起促进作用，使得不锈钢管的钝化层加厚，并且更加致密，从而提高了不锈钢管的耐腐蚀性。不锈钢管的抗点蚀能力一般用PRE来衡量，PRE一般通过式PRE=30w[N]+w[Cr]+3.3w[Mo]来计算，由PRE的计算公式可以看出，氮的抗点蚀能力是铬的30倍。图1.10为PRE与产生点蚀温度的关系，由图1.10可知，发生点蚀的温度随着氮含量的增加而提高。不锈钢管的耐缝隙腐蚀性一般用MARC（MeasureofAlloyingforResistancetoCorrosion）指数衡量，MARC一般通过式MARC=Cr+3.3Mo+20C+20N-0.5Mn-0.25Ni来计算，此式说明，不锈钢管中氮的耐缝隙腐蚀性是铬的20倍。图1.11所示为MARC与发生耐缝隙腐蚀的温度关系[23]，由图1.11可以得出，随着MARC的增加，耐缝隙腐蚀的温度升高。