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对38CrMoAl钢表面进行离子渗氮与激光淬火复合处理。结果发现复合改性层的平均硬度为750 HV,相比于单一激光淬火层的硬度提高~200 HV,较高的硬度源于激光淬火过程中发生马氏体相变与N的固溶强化作用;复合改性层厚度为856μm,相比于渗氮层提高了195%,相比于激光淬火层提高了94%。复合工艺深层硬化机制为渗氮过程引入的N元素显著降低了合金钢表面奥氏体转变温度,在相同激光工艺下表面发生奥氏体转变的深度增加,因此能够发生马氏体相变强化的深度增加。此外,次表层的硬度与残余应力是抑制疲劳裂纹萌生的关键。