CTHQ25钢是一种典型的钎具钢,具有较高的回火稳定性。由于钎具在服役过程中要承受循环应力和冲击载荷,因此这类钢存在表面易磨损的问题。本文针对CTHQ25钢表面高强度的要求,建立等离子体渗氮层的氮浓度分布模型和硬度分布模型。根据CTHQ25钢等离子渗氮层工艺-组织-性能关系,预测合金钢渗氮层的组织结构和性能。根据氮原子在α-Fe中的扩散规律和过饱和氮模型,求解等离子体渗氮层中氮浓度分布。渗层氮浓度分布求解结果显示,(1)氮浓度沿渗层方向逐渐降低,合金氮化物的析出使总的氮浓度高于氮原子在α-Fe中的极限固溶度;(2)钢渗氮层的厚度随着渗氮温度和渗氮时间的增加而增大,γ’-Fe4N层厚度的增幅较ε-Fe2-3N层显著;(3)渗氮气氛中氮气含量越高,表面氮浓度越高,渗氮层厚度越大;(4)平衡溶解度乘积KCr N值越大,氮原子与合金元素沉淀析出氮化物的含量越少,扩散层总的氮浓度越低;(5)表面氮浓度和渗层的厚度随着氮在α-Fe中的极限固溶度的增加而增大;(6)氮化物形成元素含量增加,渗层中总的氮浓度增大,大多数的氮以合金氮化物的形式存在。CTHQ25钢经550 oC渗氮4 h扩散层的氮化物尺寸分布和硬度分布模拟结果表明,沿渗层厚度方向,合金氮化物尺寸逐渐增大,扩散层的固溶强化效果、沉淀硬化效果降低,使渗层的强度下降。由于氮原子的固溶,固溶强化对渗层总屈服强度贡献较大。沿渗层方向的沉淀硬化效果的显著降低导致渗层强度下降。降低渗氮温度、减少渗氮时间、增加渗氮气氛中的氮气含量可有效提高渗层的强度。根据CTHQ25钢经550 oC渗氮4 h扩散层硬度分布的实测结果,可校准CTHQ25钢的Cr N溶解度乘积KCr N为0.001。将30Cr Mn Si A钢渗氮层的氮浓度分布、硬度分布模拟结果与实验结果进行对比,发现模拟结果与实验结果吻合较好。