采用等离子体源渗氮技术,温度350-550℃,纯氨气氛中6h改性处理AISI420马氏体不锈钢。使用X射线衍射仪、光学显微镜、电子探针显微分析仪表征改性层的相结构、组织及成分,并通过维氏显微硬度计、扫描电镜、球盘式磨损仪、表面轮廓仪、电化学腐蚀实验研究改性层的耐磨抗蚀性能。改变等离子体源渗氮试样的电位状态和试样位置,研究其对改性层相结构及性能的影响。渗氮温度350℃,获得厚度2μm、氮峰值浓度24at.%的改性层,为αN和ε-(Fe,Cr)2-3N双相组织；450℃,获得厚度18μm、氮峰值浓度24at.%的改性层,为αN、ε-(Fe,Cr)2-3N和γ’-(Fe,Cr)4N多相组织；550℃,获得厚度45μm、氮峰值浓度20at.%的改性层,为α、CrN和γ’-(Fe,Cr)4N多相组织。通过计算改性层中Cr与Fe元素比,发现铬能够促进氮在改性层中的扩散行为。改性层显微硬度为HV0.25N10.5-13.5GPa,是基体硬度的4-5倍。磨损实验采用球盘式磨损仪将试样与Si3N4陶瓷球对磨,载荷为4N,转速为0.22m/s,磨损机制从原始马氏体不锈钢黏着磨损转变为改性层的氧化磨损,耐磨性明显改善。分析改性层在3.5％NaCl溶液中的阳极极化曲线,温度为350℃和450℃抗孔蚀性能显著提高,呈现活化溶解-自钝化-孔蚀击穿过程,而550℃改性层析出CrN,恶化了抗孔蚀性能。改变等离子体源渗氮AISI420马氏体不锈钢距屏高度能够影响改性层的相结构及性能,提高电位状态不改变改性层的相结构,可以增加改性层的层厚和硬度。