早期開發(fā)高氮奧氏體不銹鋼大多基于鑄造技術(shù)，在金屬熔融狀態(tài)下加入氮元素。由于氮在液態(tài)鐵中的溶解度低，所以需要使用較高的氮分壓才能使鋼液中溶解足夠的氮。但這種方法需使用昂貴的高溫高壓設(shè)備，且具有一定的危險(xiǎn)性，因此在工業(yè)推廣中受阻。
與此相比，氮在奧氏體中的固溶度要遠(yuǎn)高于在液態(tài)鐵中的溶解度，所以不銹鋼粉末在固態(tài)時(shí)就可以在低壓下滲入較多的氮。這使得粉末冶金工藝成為一種更經(jīng)濟(jì)、有效的高氮奧氏體不銹鋼制造方法。此外，利用粉末冶金工藝還可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的近凈成形，減少后續(xù)加工，同時(shí)獲得比鑄造更加均勻的組織和性能。
MIM技術(shù)是在粉末冶金領(lǐng)域引入注塑成型工藝，從而產(chǎn)生的一種新的近凈成形技術(shù)。在金屬注射成型過程中，首先，選取符合要求的金屬粉末和高分子粘結(jié)劑，然后在適當(dāng)?shù)墓に嚄l件下混煉并擠出，制造成均勻的顆粒狀喂料。其次，通過注射成型，使喂料在熔融狀態(tài)下注射到模腔里形成生坯。最后，通過脫脂過程去除生坯中的粘結(jié)劑，再通過燒結(jié)得到致密化金屬產(chǎn)品。燒結(jié)后成品的密度可達(dá)到理論密度的96%~98%，力學(xué)性能接近鍛造材料。
MIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于能以極低的成本大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的精密金屬零件，現(xiàn)在已經(jīng)可以使用MIM技術(shù)制造高氮無鎳不銹鋼產(chǎn)品。目前，工業(yè)中使用最多的應(yīng)用MIM技術(shù)制造的高氮無鎳不銹鋼牌號(hào)為PANACEA，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：碳≤0.2%，氮≥0.65%，鉻為16.5%~17.5%，鎳≤0.1%，鉬為3.0%~3.5%，錳為10%~12%，硅≤0.1%，余量為鐵。該產(chǎn)品原始粉末的氮含量不超過0.3%，依靠燒結(jié)工藝可以將氮含量提高到0.65%以上，最終獲得性能良好的高氮無鎳奧氏體不銹鋼。雖然這款不銹鋼的性能優(yōu)異，但目前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)仍存在技術(shù)壁壘。比如，這種材料中的氮是在燒結(jié)的過程中滲入，其氮含量的控制涉及到對(duì)滲氮過程的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的理解；氮在不銹鋼中的存在狀態(tài)與材料熱處理的過程相關(guān)；由于不同廠商使用的燒結(jié)爐不一樣，最優(yōu)化的燒結(jié)條件需要在生產(chǎn)前期就充分驗(yàn)證等。這些因素都增大了這種材料穩(wěn)定生產(chǎn)的難度。
使用MIM技術(shù)制造的高氮無鎳不銹鋼，其強(qiáng)度和硬度高于傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼，抗腐蝕能力優(yōu)異，而且沒有磁性，是制造電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件的優(yōu)良材料。華為公司從2017年底開始選用這種材料制造該公司旗艦手機(jī)的攝像頭支架，迄今已歷經(jīng)兩代手機(jī)產(chǎn)品。目前，已有四款攝像頭支架被大批量生產(chǎn)，每一款的出貨量都多達(dá)幾百萬件，是注射成型高氮無鎳不銹鋼的經(jīng)典應(yīng)用案例。隨著華為公司的推廣，越來越多的手機(jī)結(jié)構(gòu)件將選擇這款高氮無鎳奧氏體不銹鋼材料。相信在不遠(yuǎn)的將來，應(yīng)用MIM技術(shù)制造的高氮無鎳不銹鋼將迎來更多的發(fā)展機(jī)遇。
PANACEA P558高N無Ni不銹鋼(Fe-17Cr-10Mn-3Mo-0149N)在37e模擬體液中的耐磨蝕性能,表明其具有比ISO5832-1和ISO5832-9兩種含Ni醫(yī)用不銹鋼更為優(yōu)異的耐磨損性能,非常適合制作外科植入器械。美國(guó)Carpenter公司在1999年發(fā)布了其新研發(fā)的BioDurm108高N無Ni奧氏體不銹鋼(Fe-21Cr-22Mn-1Mo-1N)，其具有良好的力學(xué)性能和生物相容性，已在2002年列入到ASTM標(biāo)準(zhǔn)中(F2229-02)。PANACEA P558高N無Ni不銹鋼無細(xì)胞毒性、遺傳毒性和致突變性，采用高溫滲N處理的方法,制備出小尺寸的Fe-24Cr-2Mo-(0162~0192)N高N無Ni無Mn不銹鋼，其在細(xì)胞毒性試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的生物相容性。
