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氮气加压熔炼法：氮含量高工艺复杂

高氮钢的开发主要集中在两个方面：一方面根据材料性能的要求设计高氮钢的成分；另一方面是通过制备技术得到合乎成分要求的高氮钢。就高氮钢制备而言，最关键的问题在于寻找廉价的氮源，在迅速提高氮含量的同时防止氮在高氮钢凝固过程中逸出，且保证氮在钢中均匀分布。目前，国外用于制备高氮钢的主要方法是氮气加压熔炼法和粉末冶金法。
在加压氮气气氛下进行熔炼和浇注对于高氮不锈钢的生产是必不可少的。氮气加压熔炼高氮钢有两个基本的机理：第一，在氮气-熔体的界面上发生N2=2N反应，双原子氮气分解成单原子氮，并被熔体吸收；第二，直接往液态渣或熔体中加入金属的氮化物或其复合物。
如今，工业和实验室开发的熔炼高氮钢方法包括热等静压熔炼、加压感应炉熔炼、大熔池法、加压电渣重熔、加压等离子电弧熔炼、电弧渣重熔技术和加压弧渣重熔等。其中，加压等离子熔炼法、加压电渣重熔法和加压电弧渣重熔法是最常见的加压熔炼技术。
热等静压熔炼（HIP）和加压感应炉熔炼（PIM）。热等静压熔炼和加压感应炉熔炼是两种实验室规模制备高氮钢的方法。他们都是通过气液反应来提高钢水氮含量。气相-熔体界面的面积、反应器运行温度、对流强度、氮分压和熔体的合金元素均对该过程的渗氮动力学和氮浓度产生影响。采用热等静压熔炼炉制备的高氮钢氮含量可达到4%，但在高氮钢机体中易形成氮化物沉淀，因此该技术不适于工业化制备高氮钢，仅限于实验室规模材料的制备。
相对于HIP熔炼方法而言，加压感应炉熔炼高氮钢的规模较大。由于熔炼时熔体在感应搅拌作用下发生对流运动，加快了氮在熔体中的扩散，从而缩短熔体中氮在特定压力下达到平衡的时间，最后所得的铸锭组织也比较均匀。德国学者利用实验研究型加压感应熔炼炉研究氮在合金中溶解度行为时，将氮分压提高到10MPa，制备合金中氮的质量分数最高可达3%以上。在保加利亚，有人利用500kg加压感应炉进行了制备高氮钢的研究，Cr18Mn12N钢在氮分压1.2MPa感应炉内持续渗氮3.5h，钢液中的氮含量从0.35%增加到0.42%。研究表明：在钢液气相渗氮的过程中，气相-熔体界面的面积占主导地位，当面积非常小时，熔池中钢液难以获得很高的氮含量。因此在加压感应炉内仅靠在氮气气氛下吸氮制备高氮钢，难以实现大规模工业化生产。
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