本文采用等离子体渗氮技术对冷轧钛合金TC4进行渗氮,研究400℃渗氮后组织结构和性能,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪对等离子渗氮后的组织进行观察,通过维氏显微硬度仪、X射线衍射分析仪和摩擦磨损试验机测定试样的力学性能,分析不同变形量下渗氮工艺对组织、结构和性能的影响。实验结果显示,本实验制备的渗氮层表面均匀平整,呈金黄色。金相组织研究,试样的心部为细小的α+β相,试样的边缘为连续的亮白色渗氮层。扫描电子显微镜下观察,心部为第二相析出,分布弥散,边缘为清晰亮白色渗氮层,氮含量能谱结果呈梯度分布。XRD分析结果表明,氮化物为Ti3N2-x,氮化物,以(015)、(104)和(0,1,14)晶面的峰密度较明显。400℃渗氮后硬度显著提高,硬度值提高大约300HV,7h渗氮时,与未变形试样相比,变形量30%的试样磨损率下降21%,下降明显。研究结果表明,材料的硬度增加,而且亮白色的渗氮层使材料的磨损方式发生变化,抗磨损能力增强。这是由于在400℃等离子渗氮过程中,冷轧变形量和渗氮时间对于材料的组织及结构影响较大,特别是变形量的影响显著,变形量的增加,晶体缺陷增多,表面氮化物层增厚,同时心部TC4钛合金发生了时效,组织更为细小,性能提高。