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螺杆泵是技术含量较高的液压元件之一,广泛应用在石油、航空航天、海洋钻井平台、海洋工程船舶、潜艇、环保、电力等国家亟需发展的重大高端装备主机行业。三螺杆泵主要由螺杆与泵套组成,其中主动螺杆与两根从动螺杆啮合运动,泵套在螺杆的外部,主要利用输送液体介质润滑,在大功率运输条件下易发生摩擦磨损、腐蚀、漏损等问题,因此三螺杆泵主要摩擦零部件必须有优异的耐磨、耐蚀性能。而传统的三螺杆泵表面处理工艺如电镀铬、表面淬火、渗氮等,由于处理层耐磨性不足、工件热变形大、强化层与基体结合强度低等缺点已难以适应越来越苛刻的螺杆泵服役环境。本文采用激光相变硬化技术和超声冲击纳米化技术对三螺杆泵螺杆常用材料40Cr进行预处理,再进行离子渗氮,以期获得厚度和性能优异的离子渗氮层。经过激光相变硬化处理后,激光相变硬化层显微硬度值由表及里先略微增大后陡降,最后平缓过渡至基体,次表层硬度最高为861.4HV0.2,处理层深度约为0.85mm。激光相变硬化层包括以下三种:完全淬硬层、过渡区、热影响区,在完全淬硬层分布着细小针状的马氏体组织。而超声冲击纳米化处理,将表层晶粒尺寸由283nm细化到124nm,并且粗糙度下降了50%,未超声冲击试样表面显微硬度约为290HV0.2,而超声冲击试样表面显微硬度约为480HV0.2,硬度大约提高了62%,超声冲击造成的塑性变形区厚度大约在400μm以内。选择两种离子渗氮温度参数470℃以及530℃,对基体、超声冲击纳米化、激光相变硬化试样进行离子渗氮,在530℃离子渗氮温度下,离子渗氮层厚度约为212μm。激光相变硬化-离子渗氮的渗氮层厚度约为268μm,超声冲击纳米化-离子渗氮渗层厚度为247μm。在470℃离子渗氮温度下,离子渗氮的渗氮层厚度约为127μm。激光相变硬化-离子渗氮层厚度约为228μm,超声冲击纳米化-离子渗氮渗层厚度约为219μm,通过超声冲击纳米化和激光相变硬化预处理在470℃离子渗氮下获得了符合国家标准的离子渗氮层。与普通离子渗氮相比,激光相变硬化-离子渗氮磨损形式由磨料磨损向微动磨损和黏着磨损过渡,并且磨损程度逐渐减轻,磨损量在干摩擦环境下降低了67%,摩擦系数降低了44%。激光相变硬化-离子渗氮层组织细化、大量弥散分布的氮化物与磨屑之间产生了钝化作用,硬化层内的残留奥氏体能增加基体韧性,受摩擦时转变为马氏体组织,进一步提高抗磨粒磨损能力。在500g载荷、0.334m/s转动速度下,通过提高离子渗氮温度（530℃）或者进行超声冲击纳米化处理,二种条件下得到的离子渗氮层表面的磨损程度与470℃下离子渗氮层相比有所减轻。可以看出,在未经离子渗氮以及470℃下离子渗氮的试样的磨损主要表现为磨料磨损,其中基体的犁沟现象非常严重。当温度升高到530℃时,基本看不到犁沟现象,并且随着超声冲击纳米化的预处理,磨屑变得更为细小,起到的第三体润滑作用更为明显,磨料磨损消失,磨损类型主要为黏着磨损。