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，顯著提高鋼的強度。氮對316L不銹鋼管的強化優勢如圖所示。目前關于氮的強化作用主要包括間隙固溶強化，晶界強化，析出強化。
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不同的位置。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，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生更大的晶格膨脹，使位錯運動的阻力增大，強度增加。有研究表明，在300系列不銹鋼管中加入0.1%的氮元素，奧氏體基體畸變應力增加3.3倍，室溫強度提高約60MP~100MP。另一方面，氮原子對位錯也有強烈的釘扎作用。這是由于氮原子與位錯的結合焓較高；再者氮原子與位錯之間也存在靜電的相互作用，因為位錯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，帶負電荷。這使得氮原子與位錯之間發生靜電吸引作用，強化效應增加。氮還可以使原子間電子交換的方向性降低，使電子在晶體結構內的分布更均勻，更利于氮的彌散強化。此外，由于電子交換方向性降低，原子鍵合在位錯滑移過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不銹鋼管中時能夠產生晶界強化。是因為氮會降低鋼中原子的堆垛層錯能，使鋼中位錯滑移平面化，能有效地阻止位錯攀移出滑移面，增大了晶界對位錯的阻礙作用。
氮對316L不銹鋼管晶界強化效應隨著氮含量的增加而增加，且溫度越低強化效應越明顯。鋼的力學性能與其熱力學穩定性有較大關系。氮加入到316L不銹鋼管中時可以提高鋼的熱力學穩定性，進而改善鋼的力學性能。這與氮改變316L不銹鋼管的沉淀析出行為有關，316L不銹鋼管在高溫時效時會有碳化物、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致了氮可以推遲鋼中碳化物的形核，進而使其沉淀析出時間增長。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，繼而達到細化析出相的目的。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。
氮可以使316L不銹鋼管的耐磨性能提高。這是因為氮在鋼中含量過高時會有氮化物析出，但這種析出會使鋼的塑性和耐腐蝕性能降低。現在人們利用離子表面注入改性技術得到的表面高氮層，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或進入固熔體產生固熔強化，提高了鋼的耐磨性能。