采用氮元素代替昂贵的镍元素生产的高氮奥氏体不锈钢,在具有高强度、塑性及腐蚀抗力的同时,还可以大幅度降低奥氏体不锈钢的生产成本。但是由于高氮不锈钢中合金元素含量较高,容易在铸造和锻造过程中,由于冷却不当形成第二相,如氮化物(Cr2N),δ铁素体和σ相(σ-Fe-Cr)等,影响高氮不锈钢的显微组织及使用性能。因此,本文通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱分析(EDS),对固溶与时效处理状态下高氮不锈钢的显微组织形态、数目及分布进行观察,并测量其化学成分与物相结构。采用显微硬度机、摩擦磨损仪及三维光学轮廓仪,测量高氮不锈钢试样的显微硬度及磨损性能。揭示固溶处理对Cr19Mn19Mo2N0.7高氮不锈钢表层显微组织的影响,与时效处理对高氮不锈钢显微组织及摩擦磨损性能的影响规律。固溶处理实验表明,固溶处理温度与时间对高氮不锈钢中的氮化物与铁素体含量有很大影响。当固溶处理温度低于960℃时,在奥氏体晶界与铁素体条内部的氮化物不仅不会溶解,还有粗化趋势。随着固溶处理温度的提高,铁素体条中的氮化物会先于奥氏体晶界的氮化物溶解。当固溶处理温度超过1060℃时,氮化物完全溶解于基体,试样中只有奥氏体与铁素体两相组织。随着固溶处理温度的提高,铁素体条的平滑边界会逐渐多边形化,形成锯齿状边界,且铁素体含量也会随着固溶处理温度的提高而逐渐下降。高氮不锈钢在1200℃进行固溶处理,随着固溶处理时间的延长铁素体条的数量变少,长度明显变短,宽度变窄。但当固溶处理时间达到240mmin时,部分铁素体条宽度会有所增加。在高氮不锈钢表层显微组织的研究中发现,当固溶处理温度超过1010℃,高氮不锈钢试样表层会形成白色单相铁素体层。固溶处理温度超过1200℃时,在试样表面会形成多层结构,表层是具有柱状晶结构单相铁素体层,次表层是具有等轴晶结构的单相奥氏体层,心部为奥氏体-铁素体双相层。表层铁素体层与次表层奥氏体层的厚度,随着固溶处理温度的提高和时间的延长而增加。时效实验表明,高氮不锈钢在900℃时效3h后,在铁素体内部析出了指纹状氮化物。在奥氏体晶界析出了细小的胞状氮化物。时效12h后,指纹状氮化物开始在奥氏体晶界形核并向晶内长大。时效24h后,更多粗大的指纹状氮化物在奥氏体晶内形成。显微硬度测试表明,时效12h时在奥氏体基体上析出了适量细小的指纹状氮化物,所以其硬度最高。而在磨损测试中,时效3h耐磨性能最佳。这是因为随着时效时间的延长,氮化物的析出量增多。作为脆性相的氮化物,容易在磨损过程中优先脱落,形成硬质磨粒,加快试样的磨损速度。虽然固溶处理试样中没有氮化物的析出,但是由于其基体硬度过低,因此并没有表现出较高的耐磨抗力。