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Cr-Ni-Mo系超级马氏体不锈钢具有较高的强度和韧性、良好的抗气蚀和水蚀行为及可焊性,近年来在核电工程、大型水轮机和高压给水泵、石油开采等能源领域中得到广泛应用。随着Cr-Ni-Mo系超低碳马氏体不锈钢用途的不断扩大,对其强度和耐蚀性的要求也在不断提高。近年来,氮作为廉价元素代替镍,广泛应用于奥氏体不锈钢和双相不锈钢,不仅显著提高不锈钢的强度,还能有效改善耐蚀性能。本文期望通过对Cr-Ni-Mo系高氮超低碳马氏体不锈钢进行Q&P工艺处理,诣在改善其力学性能和耐蚀性能。本研究以0Cr16Ni5Mo-0.12N钢为实验钢,对经不同Q&P工艺热处理的试样通过激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪进行组织观察表征,研究了不同Q&P工艺参数下高氮超低碳马氏体不锈钢相组成和残余奥氏体含量、分布和形态；通过拉伸、冲击及电化学实验测试研究了不同Q&P工艺参数对实验钢力学性能和耐蚀性能的影响规律,最终得到一种能够综合改善马氏体不锈钢力学和耐蚀性能的热处理方式。研究获得如下结果：1.0Cr16Ni5Mo-0.12N钢的正火组织基体为板条马氏体,含有极少量的δ铁素体,N作为强奥氏体形成元素加入0Cr16Ni5Mo钢中能有效抑制钢中δ铁素体的出现。0Cr16Ni5Mo-0.12N钢的Ms点经测定为164℃,N和C一样,起到了降低Ms的作用。2.通过Q&P处理,使0Cr16Ni5Mo-0.12N钢获得了马氏体+残余奥氏体的双相组织。Q&P热处理工艺主要分为淬火和配分阶段,在淬火阶段通过不完全淬火获得高位错密度的马氏体基体和稳定性较差的未转变奥氏体；在配分阶段,N原子由马氏体相向奥氏体相扩散,在奥氏体组织内间隙固溶,使其稳定化。经过Q&P热处理工艺的实验钢的组织为位错亚结构的板条马氏体基体、残余奥氏体和孪晶马氏体。残余奥氏体呈现薄膜状和条块状,分布于马氏体板条间或马氏体板条束的两端,充分说明了N原子对奥氏体稳定化的作用。3.在实验钢的Q&P工艺处理中,淬火温度为80℃时,残余奥氏体含量达到峰值,在此基础上温度升高或者降低都会造成残余奥氏体含量的减少。当配分温度为410℃时,残余奥氏体含量最多,氮原子能够由马氏体充分扩散至未转变奥氏体中,并且能够均匀固溶于奥氏体内,使其稳定并最终保留至室温,同时,如果配分时间足够长,氮过饱和的未转变奥氏会转变为孪晶马氏体。4.0Cr16Ni5Mo-0.12N钢经过Q&P处理后的力学性能与正火态相比,除了冲击韧性随着配分温度的升高和配分时间的延长发生一定程度的恶化外,抗拉强度、屈服强度和延伸率均优于正火态。说明Q&P热处理工艺能够显著提高马氏体不锈钢的力学性能。随着Q&P工艺参数(PT和Pt)的变化,实验钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率变化均不明显,即Q&P工艺参数对上述三种力学性能影响不大。实验钢的冲击韧性随着配分温度的升高和配分时间的延长明显下降,其下降原因归结于孪晶马氏体的出现。5.由于在Q&P状态下N处于固溶状态,因此点蚀性能明显优于正火+回火状态。Q&P工艺参数的变化对实验钢极化曲线影响较大,与其回火态相比,耐蚀性能更加优良,在QT=80℃、PT=380℃、Pt=20min时,点蚀电位高达(508mV)。