采用0.1mm厚的工业纯铁薄片在640～650℃下气体渗氮，制备含氮量相对均匀的单一奥氏体。利用光学显微镜、带温台的X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了由纯铁穿透渗氮所得高氮奥氏体225℃中温转变后的显微组织，揭示了转变产物的种类，形态以及转变组织中各相之间的晶体学位向关系；阐明了高氮奥氏体中温转变的相变机理以及产生高硬度的原因。 通过对时效2-6小时后的穿透渗氮试样进行金相显微组织观察，可准确地判断所制备试样是否为含氮量均匀的单一高氮奥氏体。利用X-射线衍射测得所制备的高氮奥氏体的含氮量为10at．％N(2.71wt％N)。 高氮奥氏体在225℃的转变属于贝氏体相变，贝氏体转变产物具有1200Hv/25g的超高硬度。这种贝氏体相变能在奥氏体晶内位错和晶界上优先形核、长大，具有扩散型相变的特征。相变的领先相是γ-Fe<,4>N。C、N原子扩散能力的不同，以及析出相碳化物．Fe3C与氮化物Fe4N晶体结构的差异，使得高氮奥氏体中温转变不同于Fe-C系的中温转变。从N、C原子在α-Fe中的扩散能力差别解释了Fe-N和Fe-C奥氏体贝氏体转变机制差别的原因。 晶界等温转变后生成板条状相变产物，以原奥氏体晶界为中脊，与中脊线成某一角度分别向两侧晶内生成，形成特征的V-形排列，处在同一侧的板条大致平行排列，并由宽度约50～150rim的α-Fe片条和价γ/γ-Fe<,4>N片条交替排列组成。晶内转变首先在位错位置形核长大，形成“团絮状”的(α-Fe+γ/γ-Fe<,4>N)贝氏体组织。在更微观的层次上，这种“团絮”又由“绳网状"的组织单元组成，在构成“绳网”的“绳条”中才是真正的(α-Fe+γ/γ-Fe<,4>N)贝氏体组织，其中的γ/γ-Fe<,4>N和α-Fe片条宽度在20nm以内。在“绳网”的一个“网孔”区域内是残余奥氏体，它和周边的(α-Fe+γ/γ-Fe<,4>N)组成一个尺寸在200nm以下的组合体。虽然晶内和晶界相变产物的形态明显不同，其本质都是γ→α-Fe+γ/γ-Fe<,4>N转变产物，并且晶粒尺寸都在微、纳米范围。在奥氏体晶内还析出了微、纳米尺寸的先共析γ-Fe<,4>N颗粒。由热力学平衡相变直接生成纳米级组织具有重要的研究价值。γ-Fe<,4>N与原奥氏体保持立方．立方位向关系，而α-Fe与奥氏体/γ-Fe<,4>N间保持近似G-T晶体学位向关系，后者与Fe-C合金(钢铁)贝氏体相变的情况相同。 由这些微、纳米颗粒引起的显著晶界强化，以及由它们控制的析出相强化，是高氮奥氏体中温转变产生超高硬度的主要机制。 该研究结果表明，对工业高氮钢可以用中温等温处理代替深冷淬火+回火处理而获得优良的综合力学性能，这对高氮钢的研究、开发和优化其热处理工艺具有实际意义。