高氮奧氏體不銹鋼的早期發展多以鑄造技術為基礎,即在金屬的熔融狀態下加入氮。由于氮在鐵水中的溶解度較低,因此需要使用較高的氮分壓,才能在鋼水中溶解足夠的氮。但這種方法需要使用昂貴的高溫高壓設備,具有一定的危險性,阻礙了產業化推廣。
與此相比,氮在奧氏體中的固溶度遠高于在鐵水中的固溶度,因此不銹鋼粉末在低壓下為固態時可以滲入更多的氮。這使得粉末冶金工藝成為一種更經濟有效的高氮奧氏體不銹鋼制造方法。此外,采用粉末冶金技術還可以實現產品的近凈形,減少后續加工,獲得比鑄造更均勻的組織和性能。
金屬注射成型技術是粉末冶金領域由注射成型工藝引入的一種新型近凈成型技術。在金屬注射成型過程中,首先選擇符合要求的金屬粉末和聚合物結合劑,然后在適當的工藝條件下混合擠出,生產出均勻的粒狀飼料。其次,通過注射成型,將原料以熔融狀態注入模具型腔,形成坯體。最后,通過脫脂工藝去除生坯中的粘結劑,然后燒結得到致密的金屬制品。燒結后成品密度可達理論密度的96%~98%,力學性能接近鍛件材料。
金屬注射成型技術的優勢在于可以以極低的成本大批量生產形狀復雜的精密金屬零件。現在可以使用MIM技術制造高氮無鎳不銹鋼產品。目前業界應用最廣泛的采用MIM技術制造的高氮無鎳不銹鋼是PANACEA。其化學成分(質量分數)為:碳≤0.2%、氮≥0.65%、鉻16.5%~17.5%、鎳≤0.1%、鉬3.0%~3.5%、錳10%~12%、硅≤0.1%,余量為鐵。產品原粉含氮量不超過0.3%,通過燒結工藝可將含氮量提高到0.65%以上,最終可制成性能良好的高氮無鎳奧氏體不銹鋼獲得。這種不銹鋼雖然性能優異,但仍存在量產的技術壁壘。例如,這種材料中的氮是在燒結過程中滲入的,其含氮量的控制涉及對滲氮過程熱力學和動力學的理解;不銹鋼中氮的狀態與材料的熱處理工藝有關;因為不同廠家使用的燒結爐不同,所以需要在生產初期充分驗證最佳的燒結條件。這些因素都增加了這種材料穩定生產的難度。
采用金屬注射成型技術制造的高氮無鎳不銹鋼比傳統的奧氏體不銹鋼具有更高的強度和硬度,優異的耐腐蝕性能,無磁性。是制造電子產品結構件的優良材料。