本文主要研究稀土溶液浸泡预处理对20CrMnTi钢等离子体渗氮的组织与性能的影响,开发一种新的稀土催渗工艺。本文采用稀土溶液浸泡的方法对试样进行预处理,再进行不同温度的渗氮处理,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱仪、XRD、显微硬度计、电化学工作站和摩擦磨损试验机等对渗层组织结构和性能进行了表征。试样经浸泡预处理与渗氮后的表面形貌和能谱结果表明:经稀土溶液浸泡处理,稀土元素可附着在20CrMnTi钢试样表面并均匀分布;经过渗氮处理后,渗氮试样表面和渗层内可检测到一定浓度的稀土。综上表明,采用稀土溶液浸泡试样可以实现等离子体渗氮过程中稀土的添加。稀土溶液浸泡进行渗氮,渗层仍然由白亮层和扩散层构成;适当的稀土溶液浓度,有助于增加白亮层的厚度。经稀土溶液浸泡后,不同温度渗氮,渗层均由ε-F_2-3N、γ′-Fe₄N以及α_N组成。460℃渗氮时,稀土溶液Ce浸泡处理增加了渗层中γ′-Fe₄N,稀土溶液Ce对渗层相结构影响较小;稀土溶液浓度相同时,提高渗氮温度促进了表层ε-F_2-3N相和γ′-Fe₄N相的形成。稀土溶液浸泡渗氮会影响渗层的硬度分布和渗层厚度。稀土La溶液浸泡460℃渗氮时,溶液浓度为0.5%和1%时,渗层硬度分布均高于未经浸泡的渗氮试样,其它浓度则对渗氮硬度分布影响不大甚至降低渗层硬度;含La稀土溶液浓度为0.5%,460℃渗氮时,渗层厚度增加最明显,由231μm增加到265μm,渗层厚度提高27.4%。渗氮处理可显著提高20CrMnTi钢的耐蚀性。在460℃渗氮时,稀土浸泡后渗层耐蚀性略有降低,但仍高于基体;520℃和560℃渗氮时,稀土La添加,可进一步提高渗层的耐蚀性。稀土浸泡处理渗氮后,渗层硬度的提高减少了磨粒磨损的程度,降低了摩擦系数;稀土的添加提高了表面的氧含量,有利于氧化膜的形成,减轻磨粒磨损的程度。