目前,马氏体沉淀硬化型不锈钢已被用作航空主体结构材料,与国内铝合金和普通结构钢相比,15-5PH不锈钢有着无法比拟的性能,由于其耐热性好,高温强度高,在较高温度下可以有很好的使用寿命,而广泛应用于航空航天、飞机零件等部件的制造。但是15-5PH钢在高温氧化环境下会出现氧化层剥落和失稳氧化现象,从而会引起相应零件失效。因此本文主要对15-5PH钢在高温氧化环境中的氧化行为进行了研究,希望研究结果能为该钢在我国航空航天等领域的应用提供有力的理论数据支持,为其在我国推广应用打下基础。利用高温氧化电阻炉装置进行实验,采用不连续称重法对15-5PH钢的高温氧化动力学进行了相应研究,同时对该钢氧化物组织结构及其形成机理进行了研究。然后运用XL-30ESEM环境扫描电子显微镜观察氧化膜微观形貌,用Kevex能谱仪分析氧化层上各处元素成分,用D8Advance (Super speed)衍射仪分析氧化层的物相组成。氧化实验研究结果表明：15-5PH钢在450℃、600℃和700℃氧化温度下的氧化动力学方程遵循△m=ktz抛物线定律。在700℃及以下氧化温度氧化过程中没有出现氧化层剥落现象,具有良好的抗氧化性能。而在800℃下氧化至50h时,氧化层出现局部剥落的现象,出现失稳氧化。15-5PH钢的氧化膜(层)生长方式可总结为：在15-5PH钢中,与铁和镍等氧化物反应元素相比,铬与氧的亲和力更高,故氧化开始时,铬优先发生氧化。在氧化初始时期内,反应速度恒定,氧化膜厚度逐渐增加。在700℃及以下氧化环境中,随着反应的进行氧化膜中铬的氧化物含量逐渐增加,当完整的氧化膜紧密的全覆盖在金属基体表面时,由于具有尖晶石结构的铬的氧化物具有良好的高温抗氧化性能,阻止氧与金属基体的进一步接触,故反应逐渐减缓。在15-5PH氧化层中,与铬离子比较,铁离子更容易扩散,特别是在800℃高温氧化环境下。由于铁元素快速向氧化膜外层扩散,在内部由于氧的直接侵入形成含铬的多孔氧化膜；在外部由铁沿氧化物晶界向外扩散形成氧化膜,在该处的氧化膜表面上容易形成带刺球团状大颗粒氧化物,当这些带刺球团状大颗粒氧化物进一步发展时,逐渐聚集成大面积块片状氧化层,并因应力产生微裂纹,极易破坏Cr203的完整性。此外,在800℃下金属基体组织开始发生奥氏体化,铬离子在马氏体基体中的扩散速度要大于其在奥氏体中的扩散速度,故15-5PH钢基体靠氧化层位置铬元素含量因其扩散而急速降低,氧化层内因无足够量的铬扩散与氧继续形成足够量的铬的氧化物,所以无法形成具有完整的抗氧化性能良好的氧化膜。由于氧化膜破坏和再生交替发生,使得800℃下出现失稳氧化。这表明失稳氧化是具有良好高温抗氧化性能的氧化膜形成再遭破坏的循环过程。