本文通过离子氮化工艺在调质处理2Cr13不锈钢表面得到了厚度约116μm的氮化层,并研究了氮化层的成分、显微组织结构、以及硬度和残余应力分布等特性。利用销-盘式真空摩擦磨损试验机对未氮化及离子氮化2Cr13不锈钢在空气及真空环境下进行了系统的摩擦磨损性能测试。分析了表面温度、摩擦速度及载荷等因素对2Cr13不锈钢摩擦学性能、磨损表面特征和磨损机制的影响。研究结果表明,离子氮化得到了具有一定的硬度梯度分布和残余压应力的氮化层。氮化层由化合物层和扩散层组成,化合物层的相成分主要为γ′-Fe4N和ε-Fe3N。在空气和真空摩擦过程中,未氮化试样表现出较大的塑性特征。与之相比,离子氮化使空气摩擦系数和粘着磨损程度都有所改善,且显著地提高了真空中的耐磨性能。真空摩擦系数随速度的升高呈略有降低的趋势。除了高速高载的条件下由于磨损从温和磨粒磨损转变为剥层磨损而造成较高的磨损量,速度对离子氮化2Cr13钢的真空磨损量的影响不显著。随载荷的增加,摩擦系数略有降低,磨损量增加,尤其在高载高速下磨损量较高。随着速度和载荷的增大,真空磨损由磨粒磨损向轻微粘着磨损转变,在高速高载的条件下会出现剥层磨损。在真空中低速和低载的条件下,磨损表面具有犁沟和存在细小磨屑粒子的特征。随着速度和载荷的提高,磨损表面会出现鳞片状塑性变形形貌。高速高载下,表现出鳞片状塑性变形、微裂纹及沿晶断裂等形貌特征,并在磨损表面层出现了非晶,此外还发现严重变形薄层和塑性流线的产生。摩擦表面的温度变化与磨损机制的变化相关,真空中,磨粒磨损机制下的摩擦温升度较小,而粘着磨损对应于较高的温升。