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本文对304奥氏体不锈钢和3Cr13马氏体不锈钢的固溶渗氮进行了研究,固溶渗氮工艺参数的变化范围为:渗氮温度900℃～1150℃,氮气压力0.1MPa～2MPa,渗氮时间2h～16h,然后采取炉冷、空冷、水冷三种冷却方式。采用扫描电子显微镜、电子探针、X射线、显微硬度仪等测定了不同固溶渗氮工艺参数下304奥氏体不锈钢和3Cr13马氏体不锈钢渗层的组织、相组成、氮浓度分布曲线、显微硬度分布等。 显微分析结果表明:在本实验工艺参数变化范围内对304奥氏体不锈钢进行固溶渗氮后空冷或水冷,所得到试样的渗层为奥氏体组织,炉冷试样渗氮层有大量的氮化物在晶界上析出;在本实验的工艺参数范围内对3Cr13马氏体不锈钢进行固溶渗氮,炉冷试样渗氮层为片层珠光体组织,并有大量的化合物在晶界上析出,水冷试样为马氏体组织,随氮气压力的增加,渗层中的化合物也随之增多。 氮浓度分布测定结果表明:渗氮试样的表面氮含量和渗层深度都随渗氮温度的升高而增加;渗层深度与渗氮时间的平方根成正比;表面氮含量与氮气压力的平方根成正比。 X射线分析结果表明:在本实验工艺参数变化范围内对304奥氏体不锈钢进行固溶渗氮后水冷,试样表面为γ相;3Cr13马氏体不锈钢固溶渗氮后水冷,表面氮含量约为0.3%时,试样表面为α相,表面氮含量约为0.6%时,试样表面为α相和γ相。 显微硬度测定结果表明:固溶氮会明显提高钢的显微硬度,渗层的显微硬度随氮浓度的升高而升高。304奥氏体不锈钢固溶约0.5wt%的氮,其显微硬度由200HV0.1提高到280HV0.1左右;3Cr13马氏体不锈钢固溶约0.5wt%的氮,其显微硬度由420HV0.1提高到700HV0.1左右。