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不锈钢是日常生产生活中最常见的一种金属,因其良好的力学性能和优异的耐蚀性得到广泛应用。对不锈钢进行氮化处理,以氮代镍,既能保证不锈钢的各项性能,又能节约资源,因此受到了广泛的关注。常见的不锈钢氮化技术主要是液相渗氮和固相渗氮,但是液相渗氮存在渗氮效果较差,且工艺复杂的问题,固相渗氮时渗氮时间长,且渗氮层厚度有限。本研究对渗氮工艺进行改进,提出一种新的渗氮方法,糊状区保温渗氮工艺。主要是利用糊状区温度范围内,固液两相区共存的特点,进行一定时间的保温,使氮气有充分的时间溶入液相,并扩散至奥氏体相,最终提高室温组织中的氮含量。通过实验及理论研究,本文最终得出以下结论:(1)糊状区保温过程中,氮含量随着保温时间的增加逐渐提高,当氮气压力为0.1MPa时,氮含量可从0.17%提高到0.23%,而气孔率则从1.86%降至1.37%;当氮气压力为0.4MPa时,氮含量由0.29%提高到0.37%,气孔率从1.41%降到1.06%。说明糊状区保温工艺可以有效提高钢中的氮含量,同时能够降低铸锭中的气孔率。(2)探究了糊状区保温过程中组织随氮含量的变化,表明在糊状区保温过程中,氮在钢液中不断溶解会使组织中的铁素体发生等温相变,一部分铁素体与液相发生包晶反应生成奥氏体,另一部分由固态相变变为奥氏体;液相中的氮达到一定含量后,会在随后的冷却中直接转变为奥氏体。(3)阐述了糊状区保温增氮的机理:一方面,糊状区增氮促使铁素体向奥氏体转变,奥氏体含量的增多增加了合金中氮的溶解度;另一方面,氮含量的提高促使液相直接转变为奥氏体,增加了室温组织中的奥氏体含量。(4)高氮奥氏体不锈钢在变形量小于2%时候,氮含量的增加能显著提高奥氏体不锈钢的屈服强度;当变形量超过5%以后,试样中可能有形变马氏体产生,使得氮含量较低的试样应力值显著增大,而氮含量较高的试样中,强化仍以加工硬化为主。