氮在316L不銹鋼管的作用除了代替部分貴重金屬鎳外，主要是在不損害鋼的塑性和韌性的前提下，顯著提高鋼的強(qiáng)度。氮對(duì)316L不銹鋼管的強(qiáng)化優(yōu)勢(shì)如圖所示。目前關(guān)于氮的強(qiáng)化作用主要包括間隙固溶強(qiáng)化，晶界強(qiáng)化，析出強(qiáng)化。
可以看出氮和碳在鋼中主要以間隙原子形式存在，但在不同的晶格中占據(jù)不同的位置。在體心立方晶格中占據(jù)四面體間隙位置，在面心立方晶格中占據(jù)八面體間隙位置。由于316L不銹鋼管的晶格結(jié)構(gòu)為面心立方晶格，因此氮和碳在奧氏體中主要存在于八面體間隙位置。
與碳相比氮原子半徑雖然較小，但氮在316L不銹鋼管的晶格中可以產(chǎn)生更大的晶格膨脹，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增大，強(qiáng)度增加。有研究表明，在300系列不銹鋼管中加入0.1%的氮元素，奧氏體基體畸變應(yīng)力增加3.3倍，室溫強(qiáng)度提高約60MP~100MP。另一方面，氮原子對(duì)位錯(cuò)也有強(qiáng)烈的釘扎作用。這是由于氮原子與位錯(cuò)的結(jié)合焓較高；再者氮原子與位錯(cuò)之間也存在靜電的相互作用，因?yàn)槲诲e(cuò)的核心由于缺少自由電子，而帶正電荷，氮原子附近由于自由電子較多，帶負(fù)電荷。這使得氮原子與位錯(cuò)之間發(fā)生靜電吸引作用，強(qiáng)化效應(yīng)增加。氮還可以使原子間電子交換的方向性降低，使電子在晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的分布更均勻，更利于氮的彌散強(qiáng)化。此外，由于電子交換方向性降低，原子鍵合在位錯(cuò)滑移過(guò)程中并未減弱或受到破壞，所以氮合金化后的316L不銹鋼管仍具有較高的斷裂韌性。
氮以合金元素形式加入到316L不銹鋼管中時(shí)能夠產(chǎn)生晶界強(qiáng)化。是因?yàn)榈獣?huì)降低鋼中原子的堆垛層錯(cuò)能，使鋼中位錯(cuò)滑移平面化，能有效地阻止位錯(cuò)攀移出滑移面，增大了晶界對(duì)位錯(cuò)的阻礙作用。
氮對(duì)316L不銹鋼管晶界強(qiáng)化效應(yīng)隨著氮含量的增加而增加，且溫度越低強(qiáng)化效應(yīng)越明顯。鋼的力學(xué)性能與其熱力學(xué)穩(wěn)定性有較大關(guān)系。氮加入到316L不銹鋼管中時(shí)可以提高鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性，進(jìn)而改善鋼的力學(xué)性能。這與氮改變316L不銹鋼管的沉淀析出行為有關(guān)，316L不銹鋼管在高溫時(shí)效時(shí)會(huì)有碳化物、金屬間相及其他化合物的析出。而鋼中加入氮元素后，氮在碳化物中的不溶性導(dǎo)致了氮可以推遲鋼中碳化物的形核，進(jìn)而使其沉淀析出時(shí)間增長(zhǎng)。另外，氮還可以使碳化物中的析出相與基體失配，界面能減小，繼而達(dá)到細(xì)化析出相的目的。氮可以抑制金屬間相形成是與氮可以提高鋼中鉻和鉬的溶解度有關(guān)。
氮可以使316L不銹鋼管的耐磨性能提高。這是因?yàn)榈阡撝泻窟^(guò)高時(shí)會(huì)有氮化物析出，但這種析出會(huì)使鋼的塑性和耐腐蝕性能降低?，F(xiàn)在人們利用離子表面注入改性技術(shù)得到的表面高氮層，可以在不損害塑性和抗腐蝕性能的前提下，提高其耐磨性能。這可能是由于注入的氮原子綴飾位錯(cuò)或進(jìn)入固熔體產(chǎn)生固熔強(qiáng)化，提高了鋼的耐磨性能。