在高温热处理过程中，金属与氧气接触易形成氧化层，导致表面硬度降低、疲劳强度下降。例如，在汽车齿轮的淬火工艺中，若采用空气炉加热，表面氧化皮厚度可达0.1-0.3mm，而氮气保护气氛下氧化皮厚度可控制在0.01mm以内。氮气通过隔绝氧气，确保金属表面光洁度，省去后续酸洗工序，降低生产成本。对于高碳钢等易脱碳材料，氮气保护可维持碳含量稳定。例如，在高速钢刀具的退火中，氮气氛围下碳含量波动小于0.02%，而空气炉处理时碳损失可达0.1%-0.3%，明显影响刀具的切削性能。低温贮槽氮气在太空探索任务中用于维持航天器的低温环境。北京试验室氮气供应站
电子工业主要采用变压吸附（PSA）与膜分离技术制备高纯氮气。例如，PSA制氮机通过碳分子筛选择性吸附氧气，可实现99.999%纯度，能耗较深冷空分降低40%。膜分离技术则适用于中小流量需求，氮气回收率可达90%，但纯度上限为99.9%。根据SEMI标准，电子级氮气的杂质含量需满足：氧含量<1 ppm，水分<1 ppm，颗粒物（≥0.1μm）<1个/ft³。例如，在7nm制程的晶圆厂中，氮气供应系统的颗粒物监测频率为每2小时一次，采用激光粒子计数器实时报警。氮气输送管道需采用316L EP（电解抛光）不锈钢，内表面粗糙度Ra<0.4μm，以减少颗粒物脱落。例如，台积电的12英寸厂采用双套管供气系统，外管抽真空至10⁻³Torr，内管输送氮气，彻底消除氧气渗透风险。上海试验室氮气供应站液态氮的极低温度（-196℃）使其成为冷冻生物样本的理想介质。
液态氮的极低温特性使其成为冷冻的重要介质，通过瞬间冷冻病变组织实现微创。在皮肤科，液态氮冷冻疗法（Cryotherapy）被普遍应用于良性皮肤病变的去除。例如，寻常疣、皮赘、脂溢性角化病等病变组织在液态氮（-196℃）接触后，可在10-30秒内形成冰晶，导致细胞破裂坏死。过程中，医生通过棉签蘸取或喷枪喷射的方式控制液态氮用量，确保病变组织深度冷冻至-50℃以下，而周围健康组织只受到轻微影响。临床数据显示，液态氮寻常疣的治率达85%-95%，且复发率低于传统手术。
铜、铝等有色金属在高温下极易氧化。例如，在铜合金的退火中，氮气保护可使氧化皮厚度从0.05mm降至0.005mm，保持导电率稳定在98%IACS以上。在铝合金的T6热处理中，氮气氛围下固溶体析出相均匀性提升40%，抗拉强度提高15%。对于镁合金等活泼金属，氮气可抑制燃烧。在镁合金的压铸件热处理中，氮气保护使燃烧率从5%降至0.1%，确保生产安全。在铁基粉末冶金零件的烧结中，氮气保护可减少氧化夹杂。例如，在含铜预合金粉的烧结中，氮气氛围下密度从6.8 g/cm³提升至7.2 g/cm³，抗弯强度提高20%。此外，氮气可降低烧结温度，例如在不锈钢粉末的烧结中，氮气保护下烧结温度从1250℃降至1180℃，能耗降低10%。增压氮气在气动系统中提供稳定的动力源，确保设备的正常运行。
金属热处理作为提升材料性能的重要工艺，涉及淬火、退火、渗氮等复杂过程。氮气凭借其惰性、高纯度及可控性，在热处理中承担了保护气氛、冷却介质、气氛调控等多重角色，直接影响金属的硬度、韧性及表面质量。在真空淬火中，氮气作为冷却介质可实现分级淬火。例如，在轴承钢的淬火中，先抽真空至10⁻²Pa，再回充氮气至0.5 MPa，使冷却速度从空气淬火的80℃/s提升至120℃/s，同时避免油淬的变形问题。氮气压力还可调节淬火烈度，例如在不锈钢的马氏体转变中，压力从0.1 MPa升至0.8 MPa，硬度可从HRC 32提升至HRC 58。此外，氮气可防止真空炉内元件氧化。在真空烧结炉中，氮气保护可延长加热元件寿命3倍以上，减少停机维护时间。试验室氮气在气相色谱分析中作为载气，确保分析的准确性。广东杜瓦罐氮气公司
氮气在金属切削加工中可冷却刀具并防止氧化。北京试验室氮气供应站
氮气的热传导性能可均匀分布焊接热量，减少温度梯度。例如，在选择性波峰焊中，氮气环境使焊点温度波动范围缩小至±5℃，避免局部过热导致的元器件损伤。其低比热容特性还能加速焊点冷却，细化晶粒结构，提升焊点强度。某电子厂统计显示，氮气保护下焊点抗拉强度提升15%，疲劳寿命延长20%。氮气可降低焊料表面张力，增强润湿性。例如，在微间距QFN器件焊接中，氮气使焊料润湿角从45°降至25°，焊点覆盖率提升至98%以上。其减少氧化的特性还能降低锡渣生成量，某波峰焊设备在氮气保护下锡渣产生量减少50%，年节省焊料成本超30万元。北京试验室氮气供应站
