工程上绝大多数零件的失效都是从表面开始的,开发新的表面强化技术对于提高机械零件的使用寿命具有重要的意义。离子渗氮是一种利用气体的辉光放电现象,将离解的活性氮原子渗入材料表面内部,形成氮化合物层和扩散层,从而有效提高钢件的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳强度等性能的一种化学热处理工艺。研究和开发以离子渗氮为基础的复合工艺,是当前该领域的一个热点。本文采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、MM-200型磨损试验机、电化学性能分析测试仪等实验手段,分析测试了45钢、40Cr钢分别经空气离子氮氧共渗和离子渗氮-时效氧化复合工艺处理后的成分、组织、结构、性能,并与常规离子渗氮进行了比较。结果表明:在氨气中添加10～20%的空气,进行离子氮氧共渗,能提高工件表面的氮浓度,加快渗氮的速度,增加有效硬化层深,改善表层的硬度梯度;同时,空气离子氮氧共渗后表面生成微量氧化物Fe3O4,改善了工件表面的摩擦性能和电化学稳定性,使工件的耐磨性和耐腐蚀性能得到较大幅度的提高。40Cr钢在离子渗氮后进行时效氧化处理,化合物层发生调幅分解,合金氮化物弥散析出,渗氮层硬度得到不同程度的提高;同时还在渗氮层表面形成成分比较单一氧化物层Fe3O4,改善了渗氮工件的抗腐蚀性能,达到时效和氧化的双重目的。采用低温(300℃)低空气流量(2～4l/min)可以获得比较理想的时效氧化效果。在空气离子氮氧共渗和离子渗氮—时效氧化工艺中,均直接采用空气作渗氧气氛,基本上不增加热处理的成本,而且每个工艺流程简单,易于操作。经这两种新工艺处理后,材料的耐磨性和耐腐蚀性均得到较大程度的改善,因而具有很好的应用价值。