离子渗氮工艺是目前工业上应用最广泛的金属材料表面强化技术之一，它可有效地提高工件表面的硬度、强度、抗腐蚀能力和抗摩擦磨损能力。对于单纯的离子渗氮来说一般保温时间为6h(38CrMoAlA氮化钢需16～20h)，总的生产周期较长，设备周转率低。离子氮碳共渗是在单纯的渗氮气氛中添加含碳气氛，通过提高处理温度达到缩短生产周期的目的，但这样会对材料心部性能会产生不利的影响。 本工作采用最近发展的表面机械研磨技术(SMAT)，先在纯Fe和38CrMoAl钢样品表面制备出纳米结构表层，再进行离子氮碳共渗。利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等分析手段对渗层进行了结构表征，并测试了硬度和耐磨性。主要研究结果包括： 1、SMAT纯铁低温离子氮碳共渗 (1)SMAT处理能够增强氮碳共渗反应动力学，可有效的实现低温离子氮碳共渗。SMAT纯铁在400℃离子氮碳共渗处理210min后，获得了约5μm的化合物层，有效渗层深度约80μm。渗层表面硬度值达到了600HV～850HV。磨损20分钟后表层摩擦系数平均值为0.73，表层硬度和耐磨性均高于相同条件下处理的普通纯铁。 (2)实现低温离子氮碳共渗的主要原因在于纳米晶纯铁中存在着大量的晶界和位错等结构缺陷，容易在样品表层形成较高的氮、碳浓度，从而保证离子氮碳共渗反应在低温下能够进行。 2、SMAT38CrMoAl钢离子氮碳共渗 (1)SMAT38CrMoAl钢在490℃离子氮碳共渗处理后，所获得的化合物层厚度约8μm。渗层主要由Fe<,3>C相、ε相和γ相及合金氮、碳化合物组成。样品表面硬度达到了1500HV左右，在距表面50μm内，硬度值保持着较高的水平。表层摩擦系数低于普通样品。 (2)SMAT38CrMoAl钢在590℃离子氮碳共渗时，其反应动力学并没有增强，原因是样品发生了高温退火，强塑性变形层的晶粒明显的长大。