航空轴承用马氏体不锈钢必需经过渗碳以提高表面硬度与耐磨性,气体渗碳是目前采用的主要渗碳方法。已有的大部分研究均集中于低温（<550℃）渗碳工艺,即通过抑制碳化物析出获得碳过饱和的马氏体或奥氏体基体,但其缺点是渗层深度浅、硬度梯度大,不能很好的满足航空轴承钢的需求。近年来,真空低压渗碳工艺因其具有渗碳温度高、效率快且同时可避免内氧化与表面炭黑等优点逐渐取代常规气体渗碳工艺。针对新一代航空轴承用马氏体不锈钢15Cr14Co12Mo5Ni,本文采用真空低压渗碳工艺方法,开展了基于Thermo-Calc热力学计算的渗碳工艺设计、渗碳热处理全工艺流程微观组织演变、关键热处理工艺（二次淬火、球化退火）对渗碳组织与性能作用规律等研究工作,旨在为真空低压渗碳工业化生产提供基础原理与技术指导,主要研究内容如下:（1）以15Cr14Co12Mo5Ni钢服役性能要求为基准,采用Thermo-Calc软件开展了渗碳工艺设计研究。通过热力学计算,获得了包括相组成（类型与分数）、奥氏体中Cr含量、各相中Cr含量占比等关键参数随碳含量的变化规律,从而确定不同渗碳温度下的最优表面碳含量范围以保证渗碳表面耐蚀性的要求;此外,为了获得充足的基体组织稳定性与显著的二次硬化效果,渗后热处理采用“二次淬火+深冷+高温回火”工艺路线。（2）开展了渗碳热处理全工艺流程“真空低压渗碳+二次淬火+深冷+回火+深冷+回火”微观组织演变研究。采用剥层法与碳分析,确定了真空低压渗碳工艺下碳含量随渗层深度的平缓降低趋势;采用扫描电镜、电子背散射与X射线衍射等表征技术,分析了微观组织形貌（碳化物、相组成与分数等）随渗层深度、热处理工序的变化规律。结果表明,二次淬火与渗碳工序相比可增加奥氏体中碳含量与淬火后的残余奥氏体分数,深冷促进残余奥氏体向马氏体转变,碳化物在回火时从马氏体中析出;通过最优化表面碳浓度,可在避免大量残余奥氏体的同时充分提高渗层表面硬度。（3）研究了关键热处理工序包括二次淬火与球化退火对渗层微观组织（碳化物、相组成与分数等）与性能的影响规律。结果表明,通过提高二次淬火温度可相应地增加淬火后奥氏体中碳含量与残余奥氏体分数,可在有效消除渗碳工序形成的网状碳化物的同时增加有效硬化层深度,并在两次回火过程中析出更多细小的碳化物以提高渗层表面硬度;球化工艺将在渗碳过程中形成的网状碳化物部分转变为粗大的碳化物,在增加有效渗层深度的同时提高了渗碳层表面硬度。