不銹鋼是應(yīng)用極為廣泛的材料，在人們生產(chǎn)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(jié)構(gòu)材料的應(yīng)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(jié)約成本，又能提高材料強度以擴大應(yīng)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(zhì)量和使用壽命的冶金學(xué)基礎(chǔ)研究”項目已于2009年通過驗收，該項目以提高冶金質(zhì)量為基礎(chǔ)，以材料學(xué)為先導(dǎo)，以延長鋼的使用壽命為目標。主要成果有：設(shè)計并開發(fā)出低鎳、高強度、低成本、高耐磨性、低磁甚至無磁的資源節(jié)約型不銹鋼原型鋼；在常壓下利用現(xiàn)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(fā)出了經(jīng)濟型高強高韌亞穩(wěn)鋼。這些成果有利于提高我國鋼鐵企業(yè)的競爭力，擁有廣闊的市場應(yīng)用前景。
上世紀70年代，世界上就已經(jīng)有高氮不銹鋼出現(xiàn)，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(chǎn)方式是加壓冶煉，需要特殊的生產(chǎn)設(shè)備，這就大大增加了高氮鋼的生產(chǎn)成本并限制了它的產(chǎn)量。
鋼鐵研究總院結(jié)構(gòu)材料研究所副所長蘇杰博士是“提高鋼鐵質(zhì)量和使用壽命的冶金學(xué)基礎(chǔ)研究”項目中“資源節(jié)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(xiàn)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年高氮鋼會議上引起強烈反響，具有世界水平。”
理論問題的解決，使研究者們可根據(jù)企業(yè)需要，開發(fā)出滿足不同工業(yè)需求的系列氮合金化資源節(jié)約型不銹鋼，從而實現(xiàn)低成本高性能新品不銹鋼的生產(chǎn)應(yīng)用。
蘇杰舉例說：“比如，氮加到一定程度，可以制成*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?，F(xiàn)在‘飛亞達’手表正在跟我們談合作。”
研究者們還發(fā)現(xiàn)碳、氮混合加入可制成加工塑性好的亞穩(wěn)鋼。“這種材料可用于汽車零件以及火車車體的制造，比現(xiàn)用的301鋼成本低20％～40％，力學(xué)性能更優(yōu)，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(yè)化實驗。”
這是將來可以做到的，那么，課題組目前已經(jīng)成功用aod爐（一種常用的不銹鋼精煉設(shè)備）生產(chǎn)的高氮原型鋼又可用于哪些地方呢？
根據(jù)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?shù)哪臀g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(yōu)勢，因此可以在部分領(lǐng)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(yīng)用于如下幾方面：礦山開采和洗煤用耐磨蝕設(shè)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(wǎng)，已成功應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，并表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨蝕性能。經(jīng)過與國家標準件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)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(yīng)的技術(shù)規(guī)范，可廣泛替代目前304不銹鋼制造的緊固件，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。
蘇杰預(yù)測，如果國家標準和建筑規(guī)范可以跟上的話，鋼筋將成為高氮原型鋼市場前景zui大的應(yīng)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，而上寒冷地區(qū)及沿海地區(qū)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(yōu)點。按原型鋼的強度級別，可替代目前應(yīng)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。