316L不銹鋼管中氮的作用除了替代貴金屬中的部分鎳外，主要是在不破壞鋼的塑性和韌性的情況下，顯著提高鋼的強度。 316L不銹鋼管的氮強化優勢見如圖。目前，氮強化作用主要包括強化間隙固溶、強化晶界、強化析出等。

可見，氮和碳在鋼中主要以間隙原子的形式存在，但在不同的晶格中占據不同的位置。它在體心立方晶格中占據四面體間隙位置，在面心立方晶格中占據八面體間隙位置。由于316L不銹鋼管的晶格結構為面心立方晶格，氮和碳主要存在于奧氏體的八面體間隙位置。

雖然氮原子的半徑小于碳的半徑，但氮能在316L不銹鋼管網中引起更大的網絡膨脹，增加抗位錯運動的能力，增加強度。研究表明，在300系列不銹鋼管中加入0.1%的氮可使奧氏體基體的畸變應力增加3.3倍，室溫電阻增加約60MP100MP。另一方面，氮原子對位錯也有很強的固定作用。這是由于氮原子和位錯的高鍵合焓；此外，氮原子和位錯之間也存在靜電相互作用，因為位錯核由于缺乏自由電子而帶正電。有更多的電子并帶負電。這會引起氮原子和位錯之間的靜電吸引力，從而增加強化效果。氮還能降低原子間電子交換的方向性，使電子在晶體結構中的分布更加均勻，更有利于加強氮的分散。此外，由于電子交換的方向性降低，在位錯滑移過程中原子鍵沒有減弱或破壞，因此與氮合金化后的316L不銹鋼管仍具有較高的斷裂韌性。

氮作為合金元素添加到316L不銹鋼管中時，可以產生晶界強化。這是因為氮會降低鋼中原子的堆垛破壞能，使鋼中的位錯滑移變平，有效防止位錯離開滑移面，增加位錯中晶粒極限的阻擋作用。

316L不銹鋼管晶界處氮的強化作用隨著含氮量的增加而增強，且溫度越低，強化作用越明顯。鋼的機械性能與其熱力學穩定性密切相關。在316L不銹鋼管中加入氮氣，可以提高鋼的熱力學穩定性，從而提高鋼的力學性能。這與氮對316L不銹鋼管的析出行為的改變，以及316L不銹鋼管在高溫時效過程中析出碳化物、金屬間相等化合物有關。當鋼中加入氮時，氮在碳化物中的不溶性使氮延遲鋼中碳化物的形核，從而增加了析出時間。此外，氮還能錯誤地匹配碳化物和基體中的析出相，降低界面能量，進而達到細化析出相的目的。氮可以抑制金屬間相的形成，因為氮可以增加鉻和鉬在鋼中的溶解度。

氮氣可以提高316L不銹鋼管的耐磨性。這是因為鋼中氮含量過高時，會析出氮化物，但這種析出會降低鋼的塑性和耐蝕性。如今，通過離子注入改性技術獲得的高氮表面層可以在不破壞塑性和耐腐蝕性的情況下提高其耐磨性。這可能是因為注入的氮原子裝飾了位錯或進入固溶體，產生了固溶體的增強作用，從而提高了鋼的耐磨性。