齿轮作为机械传动中的一种广泛应用的基础部件，随着科学技术水平的不断发展，对其表面综合性能的要求也越来越苛刻，而40Cr材料作为一种应用广泛的常用齿轮材料，常规的热处理方法已经无法满足其表面高强度和高精度的要求，正因为如此，新型的表面处理技术因其具有绿色环保、能量利用率高以及能使工件精度在不发生改变的情况下达到高的表面强度等特点而得到广泛的研究和发展。本课题来源于汽车零部件制造及检测技术教育部重点实验室开放基金课题“齿轮表面电子束合金化工艺及滚动接触疲劳性能研究”的一部分，选择电镀硬铬为电子束合金化预涂层，试验探讨了电子束合金化处理对40Cr表面宏微观组织结构、微观强化机理以及表面性能的影响，总结40Cr表面电子束合金化工艺参数与性能之间的关系规律，为获得使齿轮表面综合性能最佳的合金化工艺提供依据。本文根据预涂层厚度与电子束照射引起的熔化层深度之间关系，设计两种试验方案，第一种为预涂层厚度大于熔化层深度试验方案，第二种为预涂层厚度小于熔化层深度的正交试验方案。论文的主要工作有：（1）利用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、EDS能谱仪以及X-ray衍射仪等手段，通过对两种工艺方案的对比分析，研究不同电子束合金化工艺参数处理对40Cr表面形貌及微观组织结构的影响；（2）通过对两种工艺方案处理的40Cr表面粗糙度、显微硬度、耐磨及耐蚀性能等表面综合性能的测试，分析不同电子束合金化工艺参数对材料表面性能的影响规律同时探讨了其表面强化机理；试验结果表明：方案一处理后试样表面出现密集的网状“沟渠”形貌和大量的微裂纹，而方案二处理试样表面未出现“沟渠”形貌仅有微裂纹出现，当正交试验最优工艺参数处理时微裂纹消失；相比原始40Cr试样，方案一处理试样表面硬度稍有提高，粗糙度增加，而方案二处理试样表面表面硬度最大提高22%，粗糙度最大降低49%；方案二处理试样合金化层深度达到8μm，并伴随着新的残余奥氏体相产生；方案二处理试样的耐磨性能提高，磨损失重降低30.8%，但是由于大量的熔坑以及基体40Cr中的硫化锰夹杂物喷发至表面使得其耐蚀性能要略差于方案一。最终结果表明电子束合金化工艺方案二处理试样综合性能要优于方案一处理试样。