不锈钢具有优异的综合性能,近年来我国对不锈钢的需求依然呈增长态势,但现代化工业生产对不锈钢的性能提出了更高要求,我国对不锈钢的需求慢慢从量的需求转变为对质的要求。开发新的更高性能的钢种需要花费大量的时间和精力,成本高,难度大,而对当前已有钢种进行强化则相对容易实现。传统的强化方式包括沉淀强化、细晶强化、热处理强化和加工硬化等,其中细晶强化可以同时提高不锈钢的强度和塑性。通常用于不锈钢晶粒细化的方式有快速加热法、循环热处理法、形变热处理法等,这些常见的晶粒细化方式都存在一定的弊端,通过添加纳米陶瓷颗粒的方式可以有效细化晶粒,并且具有添加含量低,增强效果好,操作简单的特点,可以很好地满足工业化生产的要求。本论文从异质形核,组织细化的角度出发,在马氏体不锈钢材料中加入不同含量的纳米TiC,首先通过直流电弧等离子体法制备粒径小于100 nm的TiC颗粒,然后通过真空电弧熔炼的方式将不同含量的纳米TiC引入基体不锈钢材料中,通过高温管式炉对不同添加含量（0wt.%、0.1wt.%、0.25wt.%、0.5wt.%）的TiC纳米粒子增强钢进行1130℃保温三小时的固溶处理,水淬后在恒温恒湿箱中中降温至-55℃保温两小时,然后随设备升温至室温,并对颗粒含量为0.25wt.%的TiC纳米粒子增强钢分别进行360℃、420℃、480℃和540℃保温两小时后空冷的时效热处理。分别对不同状态的微观组织及力学性能进行表征,探索纳米TiC的最佳添加含量和最优的热处理工艺,最终结论如下:（1）纳米颗粒在基体中分布均匀,无团聚现象发生,对基体不锈钢铸态原奥氏体晶粒具有良好的细化效果,并且细化作用随颗粒含量增加而增强。添加0.25wt.%的TiC纳米粒子的细化效果最佳,原奥氏体晶粒大小的分布范围从50-350μm集中到20-100μm之间,并且平均晶粒尺寸从234.4μm减小至62.9μm,继续增加则会影响基体不锈钢的相变,不利于获得优异的性能。（2）从固溶态微观组织和力学性能综合考量,0.25wt.%为最优的纳米TiC添加含量,组织由细化的低碳板条马氏体和弥散于板条间的亚微米级胞状残余奥氏体组成,具有优异的力学性能,相较于基体不锈钢,抗拉强度提高23.31%,显微硬度提高7.12%,并且延伸率提高99%,实现了对基体不锈钢强度、硬度和塑性的同时提升。（3）固溶态纳米粒子增强钢硬度提高源于TiC的高硬度和热错配效应,强度提升归因于Hall-petch强化、Orowan强化和热错配强化三种强化机制的共同作用,塑性提升源于细化的组织和大角度晶界的增加,添加纳米TiC后拉伸断口上韧窝增加也与纳米粒子增强钢塑性提升的结果相符合。（4）对添加含量为0.25wt.%的纳米粒子增强钢进行不同温度时效处理,通过对微观组织和力学性能进行综合比较得出420℃为最佳的时效温度,硬度相对于固溶态的346.01 HV增加到458.45 HV,增加幅度为32.5%,抗拉强度从1094.92 MPa提升到1318.37 MPa,提升幅度为20.4%,同时保持11.47%的良好延伸率。