本文的研究对象为304奥氏体不锈钢,它因具有优异的综合性能,而被广泛应用于国民经济建设的众多行业当中。然而,奥氏体不锈钢自身的硬度低和耐磨性差的缺点在很大程度上限制了它的使用。因此,人们一直在研究奥氏体不锈钢的表面强化工艺,目前使用较为有效的是等离子渗氮处理。但是等离子渗氮存在高温致使耐腐蚀性降低的问题,由于较高温度时基体中的Cr元素会析出与N结合生成化合物,Cr含量减少导致腐蚀性下降。只有在低温(450℃以下)条件下,才可以在材料表面生成硬度高和耐腐蚀性好的S相单相硬化层。但是,与此同时,由于渗氮温度较低,得到的渗层很薄,并且硬度梯度较大。表面纳米化处理技术能够有效的改善这一问题,晶粒得到细化后,兼具活性大和晶界体积分数大的优点,对于低温等离子渗氮有显著的促进作用。本文采用表面预处理和等离子渗氮技术相结合的方式,研究分析了表面预处理对于304奥氏体不锈钢等离子渗氮的影响。表面预处理是基于表面纳米化的理论基础,通过塑性变形的方式使材料表面晶粒得到有效细化,细化后的表层组织对于等离子渗氮有很好的促进作用,尤其是对低温等离子渗氮,能够获得在常规离子渗氮下所不能达到的效果。论文中使用表面喷丸和机械研磨(SMAT)两种方式对304奥氏体不锈钢进行表面预处理,采用金相显微分析、SEM等手段研究分析了两种处理方式对不锈钢的变形程度,最终确定出表面喷完20min和SMAT处理30mmin是对奥氏体不锈钢表层细化最优的处理工艺。将表面预处理效果最好的两组试样进行低温离子渗氮和常规离子渗氮试验,采用形貌观察、物相分析、成分分析等检测分析手段对渗氮层组织结构进行研究,采用显微硬度测试和电化学腐蚀性能测试等对渗氮层的性能方面进行分析研究,同时,系统研究了表面预处理对304奥氏体不锈钢等离子渗氮渗层组织结构和性能的影响。在对试样渗层截面的金相观察分析中,明显看到经过表面预处理的试样渗氮后表面渗层比未经处理的要厚,在520℃温度下6h后,试样表层获得了约为72μm渗层,而未经预处理的试样约为30μm,另外在低温短时(350-C和2h)的等离子渗氮试验当中,未经预处理的试样几乎没有出现渗层,而另两组试样均获得了一定厚度的渗层。在对渗层性能检测试验当中,经过表面预处理的试样渗氮后表层的显微硬度要高于未经处理的试样,其中在经过420℃,渗氮6h后的试样表层硬度达到1337HV0.05,未经预处理的试样为1169HV0.05。将渗氮后的试样置于3.5wt%的NaCl溶液中进行电化学腐蚀性能测试,试验结果显示,经过预处理的试样阳极极化曲线中自腐蚀电位要高于未处理试样,说明其耐腐蚀性能更好。论文通过以上试验结果的分析,最终得出,表面喷丸处理20min和SMAT处理30min对于304奥氏体不锈钢等离子渗氮有显著的促进作用,在低温条件下也能够获得一层硬度高、耐蚀性能优、厚度较大的渗层。