18Ni300马氏体时效钢以其优异的强韧匹配性,在航空、航天和核电等重要领域得到广泛应用。现有研究表明表面氮化后18Ni马氏体时效钢的疲劳抗力和磨损抗力明显提高,这进一步拓宽了 18Ni马氏体时效钢的使用范畴。然而,氮化后表面高硬度氮化层对材料强韧性的影响缺乏系统性的研究。本文通过研究18Ni300马氏体时效钢的热处理工艺,以及离子氮化和气体氮化对其力学性能的影响,得到适合18Ni300马氏体时效钢的氮化工艺。研究结果表明在820℃×1小时的固溶处理前,进行900℃×1小时的预处理,可以显著细化18Ni300马氏体时效钢晶粒。在480℃时效6-12小时,强韧度匹配最佳。提高时效温度,会缩短最佳强韧度所需时效时间。同时,时效温度和时间会对18Ni300马氏体时效钢的缺口敏感性有一定影响。对 480℃×24h、480℃×48h,500℃×24h,500℃×48h 四种不同的氮化制度进行研究,得到不同氮化制度对氮化层表面硬度、氮化层深和硬度分布对材料性能的影响。升高氮化温度和延长氮化时间对氮化层硬度影响不大,但是会提高含氮化层构件的缺口敏感性,缺口敏感指数由480℃×24h的1.18,降低到500℃×48h的0.917。极低位移速度(0.0015mm/min)缺口拉伸的抗拉强度不下降,证明气体氮化并未增大延迟断裂倾向。480℃×6小时时效后,再进行480℃×9小时的离子氮化,材料表面形成102μm的氮化层,其硬度从表面HV820平缓下降到基体的HV610。氮化层表面形成Fe4N硬化相,未出现Fe2.3N脆性相。与气体氮化相比,离子氮化工艺复杂,不适合大型构件。适合18Ni300马氏体时效钢的最佳氮化工艺为480℃气体氮化48小时。