高端机械装备是机械行业的领跑者并占据制造业的核心地位,关键构件的服役寿命作为衡量高端机械装备先进与否的一个重要指标。而抗疲劳制造技术可以大大提高关键构件的疲劳寿命,其核心是构筑表面变质层。热处理、喷丸、水射流、滚压等强化手段能在关键构件上产生表面变质层。表面变质层机械性能的表征与测试,对关键构件的抗疲劳制造研究具有重要的意义。本文通过剥层薄片拉伸试验以及压痕反演分析两种方法对渗碳热处理的18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层机械性能弹塑性参数进行研究,主要研究内容如下:(1)采用一种通过剥层薄片拉伸试验获得表面变质层弹塑性参数的试验方法。通过对线切割剥层的薄层拉伸试样开展传统拉伸试验,获得表面变质层薄层试样的应力-应变曲线,进而分析表面变质层的弹性模量、屈服强度、硬化指数等弹塑性参数。通过该方法,分析获得了渗碳热处理的18CrNiMo7-6合金钢表面变质层的机械性能,并给出了表面变质层沿深度的机械性能的经验公式。(2)建立了表面变质层塑性参数的球形压痕有限元分析模型,采用有限元分析了表面变质层弹性模量、硬化指数、屈服强度等弹塑性参数对压痕载荷-深度的影响;对不同表面变质层参数的压痕模型进行了高通量的有限元仿真,建立了金属梯度材料塑性参数的压痕载荷-深度曲线数据库,为表面变质层塑性参数的反演分析方法奠定基础。(3)结合压痕试验与梯度材料塑性参数分析的数据库,建立了梯度材料的塑性参数压痕反演分析方法。根据本文提出的塑性参数压痕反演分析方法,分别对18CrNiMo7-6合金钢的基体材料和渗碳热处理18CrNiMo7-6合金钢的表面变质层的塑性参数进行了反演分析,并给出了相应的塑性参数。