在高氮鋼中，由於引入了元素氮而賦予該鋼種許多優異的效能，如強度高、韌性好、蠕變抗力大、耐腐蝕性好等。
氮在奧氏體鋼中的作用。在奧氏體鋼中氮處於固溶態，其作用有：(1)穩定奧氏體。氮的加入提高了奧氏體相對於馬氏體的穩定性，其作用約為鎳的25倍。所以，氮對馬氏體和相變馬氏體均有抑制作用。(2)強化材料效能。氮的加入提高了奧氏體鋼的屈服強度而不降低材料韌性；特別是可以透過冷加工進一步提高強度，以18%Mn18%Cr0.6%N的高氮奧氏體鋼為例，在變形量為40%時，其屈服強度可從600MPa提高到1400MPa以上，而斷裂韌性仍保持著較高的數值；如果採用拉絲的話，可進一步將屈服強度提高到2400MPa。高氮奧氏體鋼之所以具有高的加工硬化率，是由於高氮含量降低了堆垛層錯能，造成穩定的位錯排列。(3)改善材料的耐腐蝕效能。氮的加入可改善奧氏體鋼耐各種腐蝕，包括點蝕、應力腐蝕和晶間腐蝕的效能。由於氮的存在，在金屬表面形成了一層富氮鈍化膜而抗腐蝕，且Mo的存在可加強這種作用。氮的抗點蝕能力約為Cr的30倍。此外，氮的引入，抑制了碳化物的析出，從而避免因碳化物的析出而引起的晶間腐蝕。此外，氮的存在也有益於奧氏體鋼的蠕變和疲勞效能。
氮在鐵素體鋼中的作用。其強化作用是透過Fe-N合金的淬火-回火工藝，形成彌散的氮化物來實現的。與碳化物相比，氮化物更穩定，更細小，其作用有：(1)提高屈服強度。在低於600篊回火時，高氮鐵素體鋼的屈服強度明顯優於普通鋼，這主要是回火在鋼中形成細小的Cr2N析出物並與高密度的晶格位錯以及狹窄的馬氏體條共同作用的結果。固溶處理溫度越高，析出物也越細，當固溶處理溫度從1100篊升至1200篊，氮合金化鋼的屈服強度可提高100MPa。(2)改善衝擊韌性。含氮鐵素體鋼中，由於析出了大量細小且穩定的(Nb,V)X相，從而抑制了晶粒長大。鐵素體晶粒越小，脆性轉變溫度就越低，韌性也就越好。氮合金化鋼的衝擊韌性明顯優於普通的Cr12鋼。(3)改善高溫效能。有研究表明，當溫度高於550篊時，含氮量為0.16%、含鉻為9~12%鋼的屈服強度大約是無氮的20Cr12MoV鋼的2倍。含氮的Cr12鋼在400~500篊範圍內的強度與Ni基合金相當，且透過進一步最佳化，該合金在450篊時的屈服強度可望達到900~1000MPa。另有報道，含氮鋼在600~700℃下的蠕變率要比普通的20Cr12MoV鋼低得多，其斷裂時間約是普通碳鋼的10~100倍。高氮鋼低的瞬時蠕變率歸功於在亞晶界上細小的富Nb和V的MX相，它與M2X型析出物組合在一起，穩定精細的位錯結構，從而延緩了合金的回覆，致使蠕變速率降低。此外，氮也能改善鐵素體鋼的抗腐蝕性。與普通的50CrMo5鋼相比，由於氮的引入，使得在H2S04和3%NaCl中的耐腐蝕性和耐點腐蝕性都有明顯改善。
TWIP 鋼是變形時孿晶誘導塑性( Twinning induced plasticity)或透過應變誘導殘留奧氏體轉變為馬氏體
TWIP(Twining Induced Plasticity)鋼經軋製並退火、水淬處理後基體組織為奧氏體，並伴有大量退火孿晶。孿生作為塑性變形的另一種機制，在 發生孿生的過程 中孿晶出現的頻率和尺寸取決於晶 體結構和層錯能的大小。當晶體在切應力的作用下 發生了孿生變形時，晶體的一部分沿一定的孿生面和孿生方向相對於另一部分晶體作均勻的切變，晶體的點陣類 型不 發生變化，但它使均勻切變區中的晶體取 向發生變更，變為與未切變區晶體成鏡面對稱 的取 向。變形部分的晶體位向發生改變，可是原來處於不利取向的滑移系轉變為新的有利取向，可以進一步激發滑移。孿生與滑移交替進行，使TWIP鋼 的塑性 非 常優 異。在軋製過程中，隨著形變增加 ，孿 晶會發生轉動，在4個{1 1 1)孿生面都會出現堆垛層錯和孿 晶，這樣排 列的孿晶因孿 晶問的相互制約 ，在應變數增加時孿晶不能發生轉動，沿軋製面排列。
TWIP鋼優異的力學效能來自孿生誘導塑性這種孿生在形變中的作用與傳統的概念完全不同。TWIP鋼成分設計要求是，其在形變過程中誘發孿晶，抑制馬氏體相變，從而產生 TwIP效應。
在高氮鋼中，由於引入了元素氮而賦予該鋼種許多優異的效能，如強度高、韌性好、蠕變抗力大、耐腐蝕性好等。
氮在奧氏體鋼中的作用。在奧氏體鋼中氮處於固溶態，其作用有：(1)穩定奧氏體。氮的加入提高了奧氏體相對於馬氏體的穩定性，其作用約為鎳的25倍。所以，氮對馬氏體和相變馬氏體均有抑制作用。(2)強化材料效能。氮的加入提高了奧氏體鋼的屈服強度而不降低材料韌性；特別是可以透過冷加工進一步提高強度，以18%Mn18%Cr0.6%N的高氮奧氏體鋼為例，在變形量為40%時，其屈服強度可從600MPa提高到1400MPa以上，而斷裂韌性仍保持著較高的數值；如果採用拉絲的話，可進一步將屈服強度提高到2400MPa。高氮奧氏體鋼之所以具有高的加工硬化率，是由於高氮含量降低了堆垛層錯能，造成穩定的位錯排列。(3)改善材料的耐腐蝕效能。氮的加入可改善奧氏體鋼耐各種腐蝕，包括點蝕、應力腐蝕和晶間腐蝕的效能。由於氮的存在，在金屬表面形成了一層富氮鈍化膜而抗腐蝕，且Mo的存在可加強這種作用。氮的抗點蝕能力約為Cr的30倍。此外，氮的引入，抑制了碳化物的析出，從而避免因碳化物的析出而引起的晶間腐蝕。此外，氮的存在也有益於奧氏體鋼的蠕變和疲勞效能。
氮在鐵素體鋼中的作用。其強化作用是透過Fe-N合金的淬火-回火工藝，形成彌散的氮化物來實現的。與碳化物相比，氮化物更穩定，更細小，其作用有：(1)提高屈服強度。在低於600篊回火時，高氮鐵素體鋼的屈服強度明顯優於普通鋼，這主要是回火在鋼中形成細小的Cr2N析出物並與高密度的晶格位錯以及狹窄的馬氏體條共同作用的結果。固溶處理溫度越高，析出物也越細，當固溶處理溫度從1100篊升至1200篊，氮合金化鋼的屈服強度可提高100MPa。(2)改善衝擊韌性。含氮鐵素體鋼中，由於析出了大量細小且穩定的(Nb,V)X相，從而抑制了晶粒長大。鐵素體晶粒越小，脆性轉變溫度就越低，韌性也就越好。氮合金化鋼的衝擊韌性明顯優於普通的Cr12鋼。(3)改善高溫效能。有研究表明，當溫度高於550篊時，含氮量為0.16%、含鉻為9~12%鋼的屈服強度大約是無氮的20Cr12MoV鋼的2倍。含氮的Cr12鋼在400~500篊範圍內的強度與Ni基合金相當，且透過進一步最佳化，該合金在450篊時的屈服強度可望達到900~1000MPa。另有報道，含氮鋼在600~700℃下的蠕變率要比普通的20Cr12MoV鋼低得多，其斷裂時間約是普通碳鋼的10~100倍。高氮鋼低的瞬時蠕變率歸功於在亞晶界上細小的富Nb和V的MX相，它與M2X型析出物組合在一起，穩定精細的位錯結構，從而延緩了合金的回覆，致使蠕變速率降低。此外，氮也能改善鐵素體鋼的抗腐蝕性。與普通的50CrMo5鋼相比，由於氮的引入，使得在H2S04和3%NaCl中的耐腐蝕性和耐點腐蝕性都有明顯改善。
TWIP 鋼是變形時孿晶誘導塑性( Twinning induced plasticity)或透過應變誘導殘留奧氏體轉變為馬氏體
TWIP(Twining Induced Plasticity)鋼經軋製並退火、水淬處理後基體組織為奧氏體，並伴有大量退火孿晶。孿生作為塑性變形的另一種機制，在 發生孿生的過程 中孿晶出現的頻率和尺寸取決於晶 體結構和層錯能的大小。當晶體在切應力的作用下 發生了孿生變形時，晶體的一部分沿一定的孿生面和孿生方向相對於另一部分晶體作均勻的切變，晶體的點陣類 型不 發生變化，但它使均勻切變區中的晶體取 向發生變更，變為與未切變區晶體成鏡面對稱 的取 向。變形部分的晶體位向發生改變，可是原來處於不利取向的滑移系轉變為新的有利取向，可以進一步激發滑移。孿生與滑移交替進行，使TWIP鋼 的塑性 非 常優 異。在軋製過程中，隨著形變增加 ，孿 晶會發生轉動，在4個{1 1 1)孿生面都會出現堆垛層錯和孿 晶，這樣排 列的孿晶因孿 晶問的相互制約 ，在應變數增加時孿晶不能發生轉動，沿軋製面排列。
TWIP鋼優異的力學效能來自孿生誘導塑性這種孿生在形變中的作用與傳統的概念完全不同。TWIP鋼成分設計要求是，其在形變過程中誘發孿晶，抑制馬氏體相變，從而產生 TwIP效應。