轴承是机械设备中的重要传动零件,因此,改善轴承性能以提高其使用寿命对研制高性能设备有重要意义。M50轴承钢材料综合性能好,在重要发动机的主轴轴承与中高温设备轴承被大量应用。为了进一步提高M50轴承钢的使用性能和疲劳寿命,可以使用渗氮的技术手段对其表面进行增强,以提高轴承表面的硬度,形成表面压应力层,通过合理设计渗氮工艺参数,可以提升轴承钢的耐磨性能和疲劳寿命。而活性屏等离子渗氮技术作为一种新兴的渗氮技术,具有渗氮均匀性好、可避免边缘效应和空心阴极效应的优点,适合用于轴承零件渗氮。本文首先对活性屏内的温度均匀性进行了测试,在保证温度均匀的前提下,对M50钢圆片、钢球、轴承套圈切块试样进行了不同工艺的活性屏渗氮试验,利用金相显微镜观察了渗氮样品的截面组织形貌,利用X射线衍射仪分析检测了样品渗氮前后的物相变化,利用维氏显微硬度计测试了样品渗氮层的硬度分布,并利用扫描电子显微镜的能谱测试检测了渗氮样品的渗氮层各元素分布。通过分析实验数据,本文对比了渗氮时处于悬浮电位和阳极电位的样品组织与性能,研究了钢球和轴承套圈的渗氮均匀性,研究了气氛、温度、时间这三个渗氮工艺参数变化对样品渗氮层的影响。研究表明,在两种电位状态下处理的试样均可获得等厚度的渗氮硬化层,渗氮层的物相均为αN相和氮化物相。由于避免了边缘效应,活性屏渗氮处理的圆片试样渗层都均匀一致,但钢球试样与轴承套圈试样由于形状复杂,利用活性屏渗氮处理后,仍存在渗氮不均匀现象。在氮氢气氛中进行渗氮处理的样品得到的渗氮层厚度、氮含量和硬度均高于在氮氩气氛中进行渗氮处理的样品,且随着气氛中的N2含量增加,样品的渗氮层厚度、氮含量和硬度增加。温度升高,样品的渗层厚度、氮含量和硬度增加,渗氮时间延长,样品的渗层厚度和硬度增加。最后,本文对活性屏渗氮后,样品组织成分与性能之间的关系进行了探讨,并建立了渗氮的动力学模型,计算拟合了渗层的氮浓度分布。