本文以3Cr13马氏体不锈钢为基体材料进行不同温度等离子渗氮处理。论文采用金相显微术(OPM),剥层X射线衍射(XRD)技术,扫描电子显微术(SEM),以及X射线能谱仪(EDS)分析对渗层的组织形态、相组成以及微区化学成分进行观察和分析。分析讨论渗层相组成形成原因以及相组成沿渗层分布。论文对渗氮前后的摩擦磨损性能以及耐腐蚀性能进行了对比分析。主要研究结果如下:450℃渗氮:(1)3Cr13渗层主要由化合物层(约45μm)以及扩散层(约15μm)组成。化合物层主要由膨胀马氏体(α’N)、ε-Fe2-3N相以及少量的CrN氮化物组成。(2)沿着渗氮方向渗层相组成分布为:CrN+ε-Fe2-3N+α’N→Fe3N+α’N→α’N→α。渗层表面硬度为700HV,比基体提高2.5倍。(3)沿渗氮方向,渗层中α’N相的(110)和(200)晶面衍射峰向高角度移动,即点阵膨胀逐渐减小,且衍射峰宽化程度逐渐减弱。(4)渗后试样耐磨性增强,耐腐蚀性能显著增强,出现明显的钝化区。500°C渗氮:(1)渗氮层主要由化合物层(约60μm)以及扩散层(约40μm)组成。化合物层主要由氮化物相CrN、Fe4N、ε-Fe2-3N以及少量的含氮马氏体α’N组成。(2)渗氮层相分布由表及里 CrN+ε-Fe2-3N+Fe4N+α’N→ε-Fe2-3N+α’N→α’N→α。渗层表面硬度为1100HV,比基体提高4倍。(3)化合物层中含氮马氏体α’N并未显示出可观测的点阵膨胀,扩散层主要由α’N组成。但扩散层中含氮马氏体α’N出现可观测的点阵膨胀,且(110)、(200)、(211)晶面膨胀率不同。(4)渗氮表面摩擦磨损性能有明显的改善,耐磨性能提高。