不锈钢管材料具有优异的耐腐蚀性、韧性和加工性能，广泛应用于石油、化工等领域。不锈钢管本身具有许多优良的特点，应用非常广泛，但仍存在一些缺点。在碳含量高的情况下，不锈钢管的耐晶间腐蚀性相对较差。在含有氯离子的溶液中，很容易产生应力腐蚀。在实际应用中，硬度相对较低（200~250HV)、耐磨性差，特别是与摩擦部件摩擦，难以承受摩擦损伤、耐刮擦、摩擦磨损性能差，大大限制了不锈钢管的应用范围，如何提高不锈钢管的摩擦磨损性能，扩大其应用范围，节约能源，一直是大多数研究不锈钢管表面强化技术的研究者面临的巨大挑战。为了解决这个问题，提高不锈钢管的硬度和耐磨性，科学家们进行了大量的探索和研究。渗氮的目的是提高工件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。通常，不锈钢管的渗氮温度为500~600℃，时间为25～50h渗层厚度可达0.1～0.3mm。但不锈钢管渗氮后形成铬氮化物，导致基体铬含量降低，耐腐蚀性降低。
国外研究现状
早在八十年代中期，Zhang和Bell等对不锈钢管材料采用低温离子渗氮技术，将离子渗氮温度降低至≤450℃，氮渗透后形成固溶性奥氏体，获得几十微米的单相渗氮层，即含氮膨胀奥氏体相，显著提高了奥氏体不锈钢管的硬度，抑制了渗氮过程中铬氮化物的沉淀，保持了不锈钢管的耐腐蚀性。
日本关西大学Ichii等人通过研究获得和Bell类似的结果。他们发现含氮膨胀奥氏体相的晶格参数和γ’相和γ不同的相被称为S阶段。该阶段由氮原子固溶于奥氏体晶格，抑制氮化铬在晶体边界位置的沉淀可以显著提高奥氏体不锈钢管的表面硬度，而不降低奥氏体不锈钢管的耐腐蚀性。不锈钢管表面S相改性技术是不锈钢管表面处理应用和理论研究的里程碑，引起了广泛的研究和讨论。
法国的Nitruvid公司发明了Nivox一系列低温渗氮技术。Nivox渗氮可提高不锈钢管的耐腐蚀性，延长不锈钢管件的使用寿命，如核反应堆奥氏体不锈钢管控制棒（直径9）.7mm，长4m)处理后的使用寿命从一年延长到三年以上。公司以不锈钢管离子渗氮处理而闻名，并获得多项专利技术。
Bochum Ruhr大学的Berns1993年，教授通过固溶渗氮工艺，即1100±50℃的真空炉中进行渗氮，然后采用水冷等方式快速冷却下来，使氮化物来不及析出，从而在不锈钢管材料表面形成一层含氮固溶强化的奥氏体渗氮层。
日本的Air Water公司对不锈钢管表面进行氟化处理，在试样的表面生成氟化膜，通过氟化消除了不锈钢管表面的氧化膜。该膜提高了活性氮原子的吸附和扩散进入，使不锈钢管可以在300℃渗氮大大降低了不锈钢管的渗氮温度，获得了S镍基合金材料的相渗层和渗氮。
Expanite公司的Christiansen和Somers报告了不锈钢管低温快速气体渗氮和碳氮共渗技术。该技术可获得膨胀奥氏体γN该相的氮固溶含量可达0.16wt%，相应的晶格膨胀11%；报告AISI 316不锈钢管氮碳共渗116.5h后渗层厚度20μm，420不锈钢管氮化1.2h渗层厚度35μm[33]。还研究了不锈钢管中的合金成分和应力对应N扩散系数的影响，S-γN/C机械及其机械性能的相渗层。
德国Degussa公司开发了Tenifer工艺，中期法国HEF研究所又开发了Sursulf(硫氮碳共渗)工艺。该工艺的氮化处理温度50~600℃，在大大提高材料表面硬度和耐磨性的同时，氮化物沉淀相在高温下形成，导致耐腐蚀性降低。美国科林公司在上述工艺的基础上开发了它QPQ技术降低了工件表面的粗糙度，进一步提高了金属表面的耐腐蚀性和耐磨性。
此外，Christiansen酸洗除氧化膜[32]法等。Baranowska通过阳极溅射[35、36]等方法获得S相。Higashi也通过低温盐浴氮化获得S相渗氮层[37]μm，膨胀型奥氏体固溶层原子浓度为25%。
国内研究现状
不锈钢管在中国开展S大连理工大学、青岛科技大学、大连海事大学离子渗氮、山东科技大学低温气体渗氮、成都工具研究所盐浴渗氮。
雷明凯等采用等离子体源离子渗氮技术对1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢管渗氮，280℃和380℃在两个温度下，厚度分别为1.6μm和10.6μm，固溶氮原子最高浓度为25%N过饱和面心立方相(即S相层)。相层为2m/s等效正应力0.2～2.8 MPa,高硬度(HK 0.1 N 2 200)承载能力高，耐磨寿命长。N奥氏体中的固溶强化提高了等离子体源离子渗氮奥氏体不锈钢管的耐磨性；等离子体源渗氮技术采用450℃×6h在304L奥氏体不锈钢管材料的表面厚度约为15μm的γN3.单相改性层.5%NaCl在溶液中，γΝ与未处理试样相比，相改性层阳极极化曲线的自腐蚀电位提高了323 mV(SCE)，没有明显的点蚀击穿过程，改性层更致密，提高了材料的耐腐蚀性；2Cr13马氏体不锈钢管表面经过450℃渗氮4h，获得了由ε-Fe 2-3 N相组成的厚度为10-12μm的改性层。表面最大硬度值为15.7GPa，改性层的摩擦系数通过球盘摩擦学实验确定低于未渗氮样品，耐磨性显著提高，改性层为3.5%NaCl溶液中的阳极极化曲线表现为自钝化-孔蚀击穿，表明孔蚀性能显著提高。