奥氏体不锈钢是不锈钢中牌号种类最多、应用最广泛的钢种,约占世界每年不锈钢产量的2/3。由于其良好的加工成形性能、焊接性能以及超强的耐蚀性能,被广泛应用于食品、医药、航空和化工等领域。但是由于奥氏体不锈钢的硬度很低,造成耐磨性能极差,所以大多数奥氏体不锈钢材质的零部件即使在低载荷作用下也会由于磨损严重而失效,极大限制了它的适用范围。而且奥氏体不锈钢在加热时不会发生相变,不可以通过热处理方法对其进行相变强化。因此,对奥氏体不锈钢进行合适的表面强化处理提高它的耐磨性能对于扩大它的应用范围十分必要。QPQ作为一项绿色环保无毒型复合处理技术,可以显著的提高材料表面的耐磨性、耐蚀性以及疲劳强度,是一项先进的表面强化技术。QPQ技术的优势和特点恰好能够完美的弥补奥氏体不锈钢自身的缺陷,两者的结合必将产生很大的经济效益。传统的QPQ技术虽然也可以大幅度提高奥氏体不锈钢的表面硬度和耐磨性能,但造成了铬的析出而严重损害了奥氏体不锈钢优良的耐蚀性能,因此制约着QPQ技术在奥氏体不锈钢上的推广及应用。而低温QPQ技术形成一层饱和的含氮固溶体S相,实现了在不损害奥氏体不锈钢耐蚀性能的前提下大幅度的提高表面的硬度,具有深刻的现实意义。本文选取奥氏体不锈钢中最具代表的304不锈钢作为试验材料,首先在氯化镧、氯化铈、氯化钇和碳酸钇四种稀土化合物中选择出催渗效果最好的碳酸钇作为正交试验的催渗剂,然后通过正交试验检验了低温QPQ工艺参数中的温度、时间、CNO-浓度以及稀土元素(碳酸钇)添加量四个因素以表面硬度和自腐蚀电位作为评判标准对渗层性能的影响,系统全面的优化了奥氏体不锈钢低温QPQ工艺参数,随后对优化工艺进行了验证,结果显示优化工艺是低温QPQ技术处理奥氏体不锈钢的最佳工艺。最后对最佳工艺渗层的性能进行了检测分析,并且根据国家标准对优化工艺处理后奥氏体不锈钢的力学性能以及抗晶间腐蚀等性能进行了检测分析,基本实现了在不降低奥氏体不锈钢耐蚀性能的前提下提高其表面硬度的主要目的,证明低温QPQ工艺的可行性和为低温QPQ工艺的制定提供了一定的指导基础。获得的主要结论包括:1.氯化镧、氯化铈、氯化钇和碳酸钇四种稀土催渗剂中在x含量时,催渗效果最好的是碳酸钇。2.奥氏体不锈钢低温QPQ最优工艺的参数是温度450℃、时间4h、CNO-浓度40%和a含量的稀土元素。3.利用金相显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计和扫描电镜(SEM)分别分析了优化工艺处理下渗层的厚度、相组成、表面硬度以及元素分布。结果表明该工艺处理后,硬化层为单一的S相,硬化层厚度几乎达到了10μm,平均表面硬度为994HV0.025,几乎是未处理的5倍。用电化学极化方法评价耐腐蚀性能的结果表明:优化工艺处理下渗氮层的自腐蚀电位提高,耐蚀性能不仅没有降低反而得到了一定的提升。4.利用万能力学测试机、冲击试验机分别根据国家标准GB/T228和GB/T229对处理前后试样进行拉伸试验和冲击试验,检测结果表明,经过优化工艺处理后的奥氏体不锈钢屈服强度和抗拉强度提高,断裂延伸率和断面收缩率下降,而冲击功基本不变。根据国家标准GB4334-2008对处理前后奥氏体不锈钢基体材料进行敏化试验,结果表明经优化工艺处理后基体材料的晶间敏感性增加,并且出现了许多的点蚀坑,但由于冲击吸收功基本不变,对材料的冲击韧性影响极小,并且外层有S相层的保护,材料的耐蚀性能得到了一定的增强。