对钢制品表面进行氮化和渗碳处理可以提高钢制品表面的力学性能。含Cr的耐蚀性优良的不锈钢存在着耐磨性不良的问题。但采用上述表面处理方法，有可能对不锈钢原有的耐蚀性产生影响。曾经的研究证明，将高温氮固溶处理用于铁素体不锈钢，高温氮固溶处理铁素体不锈钢的表面硬度和耐蚀性都得到提高。与奥氏体不锈钢相比，马氏体不锈钢的强度较高但耐蚀性较差。本研究对马氏体不锈钢进行高温氮固溶处理，实验研究结果如下。

1实验方法

实验用钢是市售马氏体不锈钢SUS420J2。将实验钢制成φ25×8（mm）的半圆柱形试样。用＃800金刚砂砂纸对试样表面研磨后，用丙酮进行脱脂清洗。使用工业用真空热处理炉进行高温固溶氮处理。处理方法是，将炉内气氛置换为氮气后，将试样加热到1100℃保温，然后进行氮气冷却。之后对试样进行零下低温处理。接着对试样分别进行160℃、400℃、450℃、500℃、550℃回火处理和850℃退火处理。对处理后的试样断面进行显微维氏硬度测定，并进行断面微观组织观察、X射线衍射试验、点腐蚀电位测定。此外，为了进行比较，将市售SUS420J2轧制钢材1035℃淬火后，进行160℃回火，制作成调质材。

2实验结果

观察高温氮固溶处理后的160℃回火材的断面硬度和微观组织可知，160℃回火材的断面硬度最高值是720HV，最高硬度保持深度是0.25mm，硬度比基体钢约高出50HV。160℃回火材的表层和基体都是马氏体组织。从微观组织上，不能判明氮硬化层的界限。

观察各回火温度材的断面硬度可知，160-550℃回火材的断面硬度都是在从表面到距表面约0.8mm的范围内逐渐降低，850℃退火材的断面硬度从表面到基体约为220HV，变化很小。

观察400℃回火材和850℃退火材的断面微观组织可知，在850℃退火材的从表面到距表面0.8mm范围内观察到氮化物析出物。这种氮化物是退火中马氏体转变为铁素体时N和Cr结合析出的氮化物。

观察氮固溶处理后不同温度回火材、调质试样和未进行氮固溶处理材的X射线衍射结果可知，调质材和160-500℃回火材中有α（铁素体）、α‘（马氏体）、γ（奥氏体）。500℃回火材中有α、α’。未进行氮固溶处理材和850℃退火材中有α、α‘、β-Cr2N、Cr23C6。

由各回火材的极化曲线可知，160℃回火材和400℃回火材的点腐蚀电位高于未进行氮固溶处理材和调质材的点腐蚀电位。并且回火温度升高，点腐蚀电位降低。

研究SUS420J2和SUS430点腐蚀电位随回火温度变化的情况发现，SUS420J2的氮固溶处理、160℃回火材和400℃回火材的耐蚀性优于未氮固溶处理材和氮固溶处理调质材。SUS420J2的回火温度与点腐蚀电位关系的变化趋势与SUS430相同，但各个回火温度的SUS420J2点腐蚀电位值都比SUS430约低0.15V。

3小结

用工业用真空热处理炉对SUS420J2材进行氮固溶处理实验，得出以下结论。

（1）SUS420J2氮固溶处理材的最高硬度是720HV。从表面到距表面0.8mm范围内，SUS420J2氮固溶处理材的硬度都高于基体。

（2）氮固溶处理并经160℃和400℃回火的SUS420J2的耐点腐蚀性优于SUS420J2调质材。