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通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜分析研究了高能表面处理后40 Cr钢表面纳米层的组织结构,探讨了表面纳米层的形成机理.利用纳米压痕仪测定了表面纳米层的硬度.结果表明,采用高能表面处理技术在40 Cr钢表面制备出平均晶粒尺寸约为11 nm的表面纳米层.纳米层的形成过程中,粒状渗碳体易于产生应力集中,在集中应力的作用下通过破裂碎化形成纳米晶;铁素体通过位错产生、缠结等,细化为小尺寸晶粒.表面纳米层的硬度明显提高.