离子渗氮技术作为提升装备材料表面性能的重要方式之一,已成为当前研究热点之一。进一步提升渗层性能、提升渗氮效率是当前离子渗氮的重要发展方向。本文以离子渗氮为基础研究钛对离子渗氮的催渗效果,并通过将多元共渗与钛催渗相结合,希望进一步提高其各项性能指标,加快处理效率。并通过检测分析探索其强化机理,为等离子渗氮新工艺的发展提供参考价值。本文选取38CrMoAl和42CrMo钢作为试验材料,通过钛催渗等离子渗氮同常规等离子渗氮对比研究钛的催渗效果。并通过改变保温时间,筛选出综合效率最优的钛催渗离子渗氮工艺。进行检测分析不同处理工艺的作用效果及产生原因,分析钛催渗等离子渗氮的渗氮机理。在最优工艺时间下研究最优多元共渗流量比,并进行常规离子渗氮、等离子多元共渗和钛催渗等离子多元共渗进行对比试验研究,通过对试样表面硬度检测、渗层深度检测、金相显微观织观察、SEM形貌观察、EDS能谱分析、X射线衍射分析,比较三种不同工艺的渗氮作用效果,分析钛催渗等离子多元共渗的作用效果与作用机理。试验分析结果表明:38CrMoAl钢和42CrMo钢在保温温度535℃、氨气流量2.0L/min的工艺参数下钛催渗等离子渗氮综合性能和渗氮效率最优的保温时间为3H。38CrMoAl钢3小时的加钛离子渗氮可以达到表面硬度1160.8HV,渗层深度300μm,42CrMo钢达到了表面硬度887.4HV,渗层深度400μm。作用效果达到了8小时的常规离子渗氮的作用效果,证实钛催渗等离子渗氮工艺是一种具有可操作性的快速离子渗氮工艺。研究还发现,钛催渗等离子多元共渗的表面硬度和渗层深度均明显高于多元离子共渗,说明钛可以增强离子多元共渗的渗氮效果。离子多元共渗介质中的乙醇和二硫化碳提供的碳元素有促进氮扩渗的作用,提供的氧元素可以在表面形成降低摩擦的氧化物。微量的硫元素可以在材料表面形成疏松多孔的硫化物层,起到储油减磨的作用,提高耐磨性。钛的加入可以在渗氮层表面生成Ti N并弥散的分布渗层表面,是试样表面硬度得到提升的主要因素。