该文对18Ni马氏体时效钢进行脉冲离子渗氮处理.借助金相显微观察、显微硬度分析等手段研究了18Ni马氏体时效钢脉冲离子渗氮动力学;通过X射线衍射仪、XPS、TEM分析研究了18Ni马氏体时效钢脉冲离子渗氮层组织结构以及基体在渗氮过程中的时效动力学;应用上述实验研究结果建立了扭杆渗氮之后弹性模量分布的物理和数学模型,并编制计算程序计算渗层和基体的弹性模量的分布;根据弹性模量数值预报结果,采用ANSYS有限元软件分析计算梯度弹性模量条件下扭杆受扭矩作用下的应力及应变场.研究结果表明,在特定氮势、温度为410℃渗氮的条件下,时效伴随参氮同时发生.渗层分为白亮层和过渡层.白亮层为γ′相单相化合物,过渡层为γ′相和α相混合扩散层.扩散层中含有少量Mo和Ti的氮化物时效析出相.而且扩散层和基体内弥散分布着金属间化合物时效析出相.预报结果表明,扩散层到基体内的弹性模量沿径向呈幂指数递减规律,扭杆弹性模量沿径向呈现梯度分布,在化合物层和扩散层界面弹性模量出现跃变,随渗氮时间的延长和温度的升高,弹性模量分布曲线随距离延伸下降的速度逐渐减慢.ANSYS有限元软件对扭杆受扭矩作用应力、应变场分析结果表明,梯度变化的弹性模量会使应变出现台阶状分布,在每段台阶之内应变变化很小.这种应变分布对于扭杆卸载滞后角的减小起到了明显作用.