所谓离子渗氮就是将工件置于辉光放电的真空炉体内，以工件为阴极，炉体内壁或另设金属板作为阳极，容器内通入稀薄的含氮气体，在直流高压电场作用下，使气体原子电离成离子，离子以高速轰击工件阴极表面，并在工件表面失去能量被吸收，向内部扩散形成渗氮层的过程。本文选用42CrMo钢作为研究材料，研究了空气预氧化对42CrMo钢离子渗氮的催渗作用及机理。运用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪、金相显微镜（OM）和显微硬度计等，对改性后的42CrMo钢表面的相结构、渗层组织、表面形貌、渗层硬度、各元素浓度分布等进行了测试和分析。另外还对42CrMo钢活性屏离子渗氮和空气预氧化离子渗氮进行了研究。相比于普通离子渗氮，探究了活性屏离子渗氮在不同温度、时间和压力的条件下，对材料组织性能的影响。结果表明，空气预氧化离子渗氮的研究结果表明，预氧化对离子渗氮具有明显的催渗作用，在300℃预氧化30min后进行离子渗氮（500℃、4h），化合物层厚度达到15μm，是不经预氧化处理的传统离子渗氮化合物层厚度的2倍以上；有效扩散层厚度达到最大值570μm，明显高于传统离子渗氮的有效扩散层厚度。研究还表明，300℃预氧化30min后表面产生了大量纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞，同时接触角最小、表面自由能最大，离子渗氮阶段氧化物可以有效地转化为氮化物。由此推测预氧化催渗机理可能是表面纳米级氧化物颗粒和微裂纹、孔洞的形成，一方面有利于活性氮原子的吸附，从而促进化合层的形成，另一方面为氮原子提供的扩散通道，有利于扩散层的增加。另一方面，活性屏离子渗氮是一种新的离子渗氮技术，克服了直流离子渗氮过程中炉室温度不均匀、化合物层不均匀的缺点，而且能达到和普通直流离子氮化一样的处理效果。另外，活性屏离子渗氮在适当的压力条件下，可改善表面耐磨性能。得出最佳的渗氮压力为260Pa。