奥氏体不锈钢具有良好的塑韧性、可焊接性和优良的耐蚀性,被广泛应用于各行各业,但由于其硬度较低（<250HV）、耐磨性较差,因此在磨损环境中使用寿命会大大缩减。低温渗氮技术作为应用最广的不锈钢表面改性技术之一,通过改善不锈钢表面的组织结构及应力状态,能够有效提高不锈钢表面的硬度及耐磨性。但是由于工艺温度较低,导致渗层普遍偏薄。在渗氮过程中,氮原子在材料中的扩散主要受渗扩处理温度和扩散激活能影响,虽然提高温度可以获得较厚的渗氮层,但会造成不锈钢基体贫铬现象出现,造成耐蚀性下降。而室温变形后的不锈钢,基体中会产生大量晶界、位错等结构缺陷,可以显著降低扩散激活能,增加渗层厚度。本文基于形变金属的回复及再结晶机制,以室温形变（10%、30%、50%）后的AISI316L奥氏体不锈钢为基体材料,分别采用保温1小时的回火（250℃、550℃、750℃）与950℃固溶处理,再进行380℃低温辉光等离子渗氮。旨在研究结构缺陷、晶界密度及第二相的变化对316L不锈钢低温渗氮的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、电化学工作站、显微硬度计和摩擦磨损试验机等设备,研究分析了形变量及回复与再结晶对奥氏体不锈钢低温渗氮后组织结构及力学性能的影响。试验结果表明:首先,将316L不锈钢进行室温拉伸形变,随后进行回复与再结晶处理。通过室温拉伸使其产生10%、30%、50%的塑性变形,形变样品的硬度分别为267 HV0.05、308 HV0.05、324 HV0.05,而原始样品的硬度为220 HV0.05,形变后样品的表面硬度提升至未形变前硬度的20%以上,并随形变量增大而上升。试验样品经形变后产生了大量形变组织,其密度随形变量增大而升高,并且在较低的形变量（10%）下就出现了形变诱发马氏体,其分量随形变量增加而上升,10%、30%、50%形变后316L不锈钢中马氏体的体积分数分别为12.6%、13.2%、21.7%。当形变316L不锈钢经过回复与再结晶处理后,回复温度越低,形变量越高,形变样品中的马氏体分量及晶粒间的形变组织密度也就越高,试验样品的硬度变化也显示出相同的变化规律。形变样品经过最高温度（950℃）再结晶处理后,结构缺陷及马氏体完全消失,晶界尺寸明显减小,即晶界密度随再结晶处理前形变量增大而增大,显示出进行完全的再结晶现象,其表面硬度随晶界密度增大而升高。其次,对回复与再结晶处理后的形变316L不锈钢进行渗氮处理,并对复合渗氮样品进行结构表征。与原始渗氮样品相比,复合渗氮样品的渗层厚度、硬度都有明显提升,并且渗层都由过饱和氮固溶体组成,即室温拉伸形变产生的结构缺陷及第二相（晶体缺陷的增加、晶界密度的增大、形变诱发马氏体）能够促进渗层的增长。在复合渗氮样品中,（30%、50%）形变+（250℃、750℃）回复+渗氮处理的复合渗氮样品渗层厚度明显偏薄,而（30%、50%）形变+550℃回复+渗氮处理的复合渗氮样品的渗层则更厚。在透射电镜观察中发现,部分氮原子以Cr-N化合物的形式存在于渗层中的缺陷处,造成氮原子的局部塞积。随着316L不锈钢（30%、50%）形变后回复温度升高到550℃,渗氮后渗层中Cr-N的相对含量降低,氮原子的局部塞积情况得以缓解,渗层厚度出现大幅度增长;当回复温度到达750℃后,样品基体组织中缺陷密度及马氏体分量大幅度下降,短路扩散效应减弱,表现为渗层厚度的明显下降;而形变后950℃再结晶处理的316L不锈钢再结晶完全进行,随着晶界密度增大,渗层厚度随之增长。四组（10%形变+回复/再结晶）复合渗氮样品中,渗层厚度随热处理温度升高而降低。最后,对复合渗氮样品进行性能表征。复合渗氮样品的耐蚀性、硬度及耐磨性都与样品渗氮前的形变量和热处理有关。AISI316L奥氏体不锈钢经过380℃辉光离子渗氮后,自腐蚀电位为-0.358V,自腐蚀电流密度为1.145×10-6。316L不锈钢基体的自腐蚀电位为-0.365V,自腐蚀电流密度为3.872×10-5,即380℃渗氮后的316L不锈钢的,其耐蚀性有所提高;316L不锈钢经复合渗氮处理后,复合渗氮样品的自腐蚀电流密度都大于原始渗氮样品,且小于未渗氮样品,而在同一形变量下不同温度回复后的复合渗氮样品中,其自腐蚀电位相差不大,但自腐蚀电流密度先升后降;不同变形量下再结晶处理后的复合渗氮样品,其自腐蚀电位随形变量增加而降低,自腐蚀电流密度随形变量增加而升高;在载荷10N以下磨损试验中,复合渗氮样品的硬度越高,磨痕宽度及磨损程度越小。当磨损试验中的载荷力为20N时,复合渗氮样品的渗层越厚,磨痕宽度及磨损程度越小。