不锈钢为什么要固溶呢（不锈钢的高温固溶氮化）

　　不锈钢由于具有良好的综合性能(如良好的耐蚀性、强度和延展性)而被广泛应用于许多领域。为了满足不同要求，开发了奥氏体、双相(铁素体和奥氏体)、铁素体、马氏体和沉淀硬化等类型的不锈钢。不锈钢的缺点之一是耐磨性和摩擦学性能差，如粘着磨损。为了提高不锈钢的摩擦学性能，可采用热化学表面工程技术。历史上，不锈钢的渗氮是在中等温度下进行传统的铁素体渗氮，依赖于表面氮化铬的形成，尽管会大大降低耐蚀性。

　　在80年代中期，基于碳和/或氮的低温表面硬化(LTSH)处理方法被开发出来。LTSH是一种非平衡过程，在含氮/碳的气氛、等离子或(对于渗碳则按照Kolsterizing法处理 )液碱介质中进行。对于氮化，温度低于450 ℃;对于渗碳，则低于520 ℃。处理时间在很大程度上取决于选择的温度和工艺参数。LTSH的结果是在奥氏体或马氏体中形成含碳和/或含氮的过饱和固溶体，分别称为饱和奥氏体或饱和马氏体，这导致表面硬度高达1 400～1 500 HV，耐蚀性不变，甚至得到改善，尤其是耐局部腐蚀(如点蚀和缝隙腐蚀)性能。表层深度通常限制在20～30 μm。

　　LTSH结果受不锈钢表面状态的强烈影响，例如亚稳态奥氏体不锈钢在加工(车削、铣削、冷轧、弯曲等)过程中由于塑性变形而产生的应变诱发马氏体的出现对LTSH处理零件的最终耐蚀性极为不利。其原因是应变诱发马氏体有利于氮化铬的形成，碳化铬在位错处形核。

　　在20世纪90年代初由Berns提出了一种新工艺，其在某些方面与LTSH相似，但在其他方面则相反。该工艺在高温下进行，且氮在平衡状态下溶解，应被称为高温固溶氮化(HTSN)。与LTSH相比，HTSN以一种新方式阐明了氮在不锈钢中的溶解度，而LTSH的发展依赖于低温下不锈钢中氮/碳极度过饱和的发现，即明显的非平衡状态。不锈钢的HTSN在许多方面类似于低合金钢的经典渗碳/表面硬化，该过程涉及在选定的分压或总体压力下来自分子氮组成的气体中的原子氮在高于1 050 ℃的温度下溶解于固溶体。奥氏体、铁素体、马氏体及双相不锈钢均可进行HTSN。

　　在HTSN温度下，氮在固溶体中溶解形成了高氮合金的奥氏体相。进行HTSN一般有2种原因：1)在奥氏体、双相以及高铬铁素体不锈钢中获得高氮的奥氏体层，以改善耐蚀(和气蚀)性;2)在马氏体和低铬铁素体不锈钢中获得含氮马氏体层，以改善磨损、疲劳和耐蚀性。HTSN工艺在工业上是一种小众处理，部分原因是涉及高温，特别是与该工艺相关的固有挑战和由此产生的显微组织。