为了提高汽车发动机活塞销的抗摩擦磨损性能,本文以活塞销材料16Mn钢为对象,采用在离子渗氮的基础之上进行复合渗硫技术,在活塞销表面制备一层硫化物层以降低摩擦系数、提高其抗摩擦磨损性能。运用了金相显微技术、显微硬度技术、扫描电子显微技术(SEM)、能谱分析技术(EDAX),粗糙度测试技术以及万用功能显微镜测尺寸技术,研究在不同温度下离子渗氮、离子氮碳共渗的渗层组织形貌及表面硬度梯度;分析了温度、气氛等参数对离子硫碳氮共渗的影响;并分别采用GCr15钢、LY12铝合金为对磨下试样,对渗碳、复合渗硫、渗碳渗硫这三种工艺的摩擦系数,磨损后的磨痕形貌及成分做了分析对比研究;测试并探讨了表面热处理前后活塞销的粗糙度变化及尺寸变化。结果表明:经520℃离子渗氮,其表面硬度、硬度梯度和渗层深度具有较好的综合性能;当离子硫碳氮共渗温度为520℃,二硫化碳与氨气的流量比为1:60时能够获得较好的硫化物层;复合渗硫及渗碳渗硫工艺能够有效地降低摩擦系数,提高工件的抗磨损及黏着磨损的能力,且复合渗硫工艺略优于渗碳渗硫工艺。研究还发现:离子渗氮和渗硫能使活塞销表面粗糙度升高,其中离子渗氮是造成其粗糙度升高的主要原因,但是粗糙度的下降并不影响渗硫层的抗摩擦磨损性能的发挥;复合渗硫处理工艺对活塞销的扭曲变形影响不大,但是外圆直径平均增加0.02418mm,可以将活塞销原先的标准外圆直径尺寸缩小0.02418mm来控制热处理的尺寸变化。所以复合渗硫处理工艺应用到活塞销实际生产上是切实可行的。