316L不銹鋼具有良好的抗腐蝕、抗氧化和耐高溫等性能，廣泛應用于航空、航天、交通運輸、化工等領域。但因其硬度低、耐磨性較差，在常規的服役條件下常因表面磨損而過早失效，使其推廣應用范圍受到了一定限制。雖然316L奧氏體不銹鋼不能像一般鋼鐵材料通過相變熱處理進行強化，但其表面具有很高的加工硬化指數和良好的被改性響應性，因此可應用表面工程技術來改善316L不銹鋼表面的耐磨性能。

離子滲氮技術具有滲層均勻、工藝簡單、重復性好以及無污染等優點而得到廣泛應用。離子滲氮是一個擴滲過程，經氮化處理的制品具有優異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性，但是為了加速擴散而采取的高溫加熱又往往帶來心部強度下降和變形等副作用，同時也存在著滲氮層淺、硬度低且硬度梯度大導致表面層容易發生殘余壓應力的松弛和表面層剝落等問題，成為制約該項技術推廣應用的瓶頸。

金屬材料經表面納米化處理后可產生大量的晶界和位錯等缺陷，在提高金屬材料表層的強度、硬度的同時，能為原子在材料表面擴散提供通道，有利于表面化學元素的滲入。同時表面納米化能使材料表面的化學活性顯著提高，有利于化合物的形成，可大大降低金屬材料表面滲氮處理溫度和縮短處理時間。因此，如果將表面納米化技術和離子滲氮工藝結合起來對316L不銹鋼表面進行復合強化處理，將有望克服常規離子滲氮存在的問題與不足，改善316L不銹鋼表面的摩擦磨損性能。研究表明：

（1）利用超聲滾壓技術對316L不銹鋼表面進行納米化處理后，表層組織結構由奧氏體+馬氏體組成。晶粒尺寸由原始試樣36μm細化為19nm，顯微硬度由190HV提高到340HV。這種表面強化層可增強滲氮試樣的催滲效能和提高對滲氮層的支撐強度。

（2）在相同的離子滲氮工藝條件下，USRP處理后滲氮層和直接滲氮層均由S、γ’、ε相和CrN組成，平均厚度均約為20μm。USRP處理后滲氮層的平均含氮量為15.79%，是直接滲氮層含氮量5.48%的2.88倍。表面硬度1100HV0.5N是直接滲氮層950HV0.5N的1.15倍。滲氮試樣硬度呈梯度變化的特點可充分發揮材料的優異性能。

（3）在相同的摩擦磨損試驗條件下，USRP處理后滲氮試樣的摩擦系數和磨損失重僅為0.057和4.600mg，比直接滲氮試樣的摩擦系數降低了0.004，耐磨性是直接滲氮試樣的2.76倍。兩種滲氮試樣的磨損機制以氧化磨損為主。