铬镍奥氏体精密不锈钢管的优点虽然很多,但近几十年来由于镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区,在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾,所以在精密不锈钢管与许多其他合金领域中,特别是镍的资源比较缺乏的国家,广泛地开展了节镍和以其他元素替代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替精密不锈钢管中的镍。
氮作为合金化元素使用最早报道于1938年。由于炼钢条件的限制,在大气压强下加氮所能达到的浓度非常低,因此作用不明显,不足以引起冶金学家和材料学家的重视。随着加压冶金技术的发展,氮作为强烈形成间隙固溶体元素,以廉价、易得等特点,再次引起人们的注意。目前,高氮精密不锈钢管的研究在俄罗斯、瑞典、德国、法国和日本等国家获得迅速发展,给材料学科提供了更加广阔的天地。国内在控氮型和中氮型奥氏体精密不锈钢管的研究和开发方面做了大量的工作,从1988年召开第1届高氮钢国际会议以来,每隔2~4年召开一届。其优良的力学性能、抗蚀性和生物相容性,使其具有广泛的用途。
为提高氮的溶解度,引入了合金元素锰,锰对于奥氏体的作用与镍相似。为强化合金元素间的协同作用,Cr、Mo、N的含量都有较大幅度的提高。现在通过常规的AOD精炼手段和连铸进行生产,使精密不锈钢管中的氮控制在O.5wt.%左右,并且不必担心在随后的生产中氮从钢中逸出。