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不锈钢表面氮合金化可以提高钢的强度、韧性、耐磨性及耐蚀性。固溶氮化作为不锈钢氮合金化不可或缺的有效手段，其相关研究已经陆续展开。经适当的固溶氮化处理后，元素氮能够以间隙原子形式固溶于钢中，并赋予了不锈钢良好的综合性能。同时，作为一种新型化学热处理工艺，固溶氮化不仅可以显著提高不锈钢的性能，还可以作为一种制备高氮不锈钢的方法。本文选用15Cr7.5Mn2.6Mo双相不锈钢和0Cr18Ni9奥氏体不锈钢为试验材料，用热力学方法计算两种试验钢的伪二元平衡相图，不同试验温度下双相不锈钢的奥氏体与铁素体相比例以及0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的最大平衡氮含量。同时，还计算了不同固溶氮化条件下炉内气氛的氮势及氮在15Cr7.5Mn2.6Mo钢中的扩散系数，并依据菲克第二定律模拟了0Cr18Ni9奥氏体不锈钢的氮浓度分布。在此基础上分别对两种试验用钢进行了950~1150℃温度范围，0.1~0.5MPa压力水平下不同时间（5、10、15、20h）的氨气固溶氮化处理，用光学金相、X射线衍射等方法对固溶氮化处理后的显微组织、氮化层物相及硬度进行了表征，得到以下主要结论：15Cr7.5Mn2.6Mo双相不锈钢在NH3固溶氮化时N扩散系数的计算方法可表示为： NH3固溶氮化的氮势可表示为：钢经不同温度（950、1050、1100、1150℃）、压力（0.1、0.25、0.5MPa）和时间（5、10、15、20h）氨气固溶氮化处理后氮化层组织为高N奥氏体，氮化层厚度随温度、时间和压强的增大而增加，试样表层硬度均有不同程度的提高。在1050℃，0.5Mpa条件下固溶氮化处理10h，15Cr7.5Mn2.6Mo钢实现了2mm板材的穿透固溶氮化，藉此成功制备出新型高氮奥氏体不锈钢薄板。利用菲克定律及高斯解，得出了0Cr18Ni9钢不同固溶氮化工艺条件处理的N浓度计算公式：0Cr18Ni钢经不同温度（950、1050、1150℃）、压力（0.1、0.25、0.5MPa）和时间（5、10、20h）工艺条件下氨气固溶氮化处理后的表层均为氮奥氏体，固溶氮化层硬度较基体有所增加，随保温时间的延长，表层氮奥氏体晶粒长大。