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目前有关高氮马氏体不锈轴承钢中碳氮化物的定量表征及演变规律与其强韧性等方面的研究尚少,为此本文采用40Cr15Mo2VN高氮马氏体不锈轴承钢作为试验钢,提出并完善钢中碳氮化物及夹杂物的表征方法,分别通过对凝固工艺、热加工工艺、热处理工艺下的试验钢进行强韧性能研究,旨在揭示碳氮化物的演变与强韧性能的关系,期望为高氮马氏体不锈轴承钢的工业制备中和碳氮化物的控制提供必要的理论支撑。试验钢经最优化热处理后,其组织为回火马氏体与大量细小的碳氮化物,同时还有少量残余奥氏体存在。马氏体板条宽度以小尺寸300nm居多；残余奥氏体以薄膜状和块状形式存在,体积分数不足4%,可提供一定的韧性；钢中的析出相主要为M23C6和Cr2(CN)两种类型,其中M23C6均为200nm以上,氮化物形态均为球形弥散分布,尺寸大都集中在50nm左右,最大不超过100nm。经非真空感应熔炼+电渣重熔双联工艺冶炼及锻造成Φ200mm大尺寸钢锭,晶粒平均尺寸为11.341μm,抗拉强度(Rm)达到2016MPa,屈服强度(Rp0.2)为1733MPa,但冲击吸收功仅有2J；再经均匀化锻造成Φ160mm后晶粒长大至19.46gm,强度有所降低,抗拉强度和屈服强度分别1918MPa,1694MPa,冲击韧性提升不大；非真空感应+电渣重熔双联工艺冶炼经电渣重熔定向凝固+三次镦拔变形工艺处理,晶粒平均尺寸为11.53μm,抗拉强度和屈服强度分别可达到2056MPa,1734MPa,冲击吸收功6J,冲击韧性明显提升。研究三种制备工艺下碳氮化物的分布特征,发现经均匀化热锻变形工艺,晶界处粗大的碳氮化物得以细化,但未改变链状及团聚态碳氮化物的形态分布,经电渣重熔定向凝固+三次镦拔变形工艺处理,钢中的纯净度和碳氮化物分布得到改善,其夹杂物最少、尺寸细化(2.31μm),且无链状夹杂,链状和团聚态的碳氮化物极大减少,碳氮化物分布弥散且尺寸大小均匀。冲击韧性的提升这主要是由电渣重熔连续定向凝固提高了钢的纯净度和均匀化锻造使得碳氮化物分布更加弥散引起的。研究热处理各阶段的碳氮化物演变及强韧性变化的关系,淬火态至最终态,试验冲击功从9J下降至4J,抗拉强度提高20.5%,屈服强度提高39.6%；试验钢淬火至一次深冷时的强韧性变化主要是由于残奥量的大量减少(18.09%下降至6.5%),马氏体相变强化起主要作用。一次深冷至最终态,主要是由大量细小弥散的(<0.4μm)碳氮化物析出影响钢的强韧变化,链状及团聚态碳氮化物无显著变化。由定量统计数据求出第二相强化增量公式分别为：TSPO=1.36×103·f1/2·D-1/2; YSPO=2.31×105f1/2·D-1·lnD。研究不同回火温度下钢中碳氮化物演变及硬度的影响,经过统计表征分析可得,碳氮化物单位面积数量控制到41-46/287μm2个,所占单位面积百分比达到3.5%以上,且平均尺寸达到0.47μm以上且小于0.52μm,钢的硬度可以达到较高值58HRC甚至更高。