40CrNiMoA合金调质钢综合性能良好,广泛应用于制造轴类等高负荷零件,工作中常需进行表面处理来改善其表面磨损、硬度不够等缺陷。扫描电子束表面处理因能量转化率高、工艺参数易控制、加工过程清洁等优点逐渐成为表面改性处理行业的新兴力量。本文以40CrNiMoA钢为研究对象,使用有限元软件COMSOL Multiphysics建立了扫描电子束表面改性温度场数学模型,探究扫描过程中不同时刻的温度场的分布规律,对不同扫描电子束工艺参数对温度场分布规律的影响进行探究;对40CrNiMoA钢做调质预处理,采用扫描电子束焊机对预处理后的试样进行表面改性实验,利用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度测试仪、材料表面性能综合测试仪对改性层尺寸、显微组织分布及表面力学性能的变化规律进行研究;最后分别探究束流以及电子枪移动速度对材料显微组织以及表面力学性能的影响规律。研究结果表明:扫描电子束可使40CrNiMoA钢试样表面迅速升温至熔点以上,使表面材料达到熔融态,在扫描电子束收束阶段,温度会出现骤升现象;扫描电子束工艺参数（束流、电子枪移动速度、扫描半径）的改变对温度场仿真结果影响显著,表面温度峰值随着束流的增大呈现非线性升高的规律,随电子枪移动速度以及扫描半径的增大呈现非线性降低的趋势。40CrNiMoA钢在束流为9m A,电子枪移动速度为5mm/s,扫描半径为4mm时,经扫描电子束表面改性处理后,改性层的截面组织分为熔融区、热影响区两部分,该区域出现了硬度较大的马氏体组织,熔融区的组织为较粗大的片状马氏体,硬度为669.2HV1,而热影响区的组织为较细小的马氏体,硬度可达701.5HV1;改性层以下为基体,基体区由回火索氏体组成,硬度仅为336.3HV1,不到热影响区硬度的一半;研究了束流和移动速度的改变对40CrNiMoA钢表面改性层轮廓尺寸、显微组织结构和力学性能的影响,研究发现,表面改性层厚度随束流的增大呈非线性增加,随电子枪移动速度的增大呈非线性降低;热影响区的马氏体尺寸随着束流的增大逐渐增加,而随着电子枪移动速度的增加呈减小的规律。当束流增加至10m A以上或电子枪移动速度降低至3mm/s时,表面会产生一定数量的火山坑导致表面质量的缺陷;表面粗糙度随着束流的增加呈现先缓慢降低后迅速升高的规律,9m A时最小,为0.889μm,随着移动速度的增大呈现先迅速降低后升高的趋势,5mm/s时最低,为0.708μm;耐磨性随着束流的增加呈现先降低后升高的规律,随着移动速度的增加同样呈现先降低后升高的趋势。