高铁工程已成为我国面向世界输出的技术型服务之一。然而,列车关键件尚且依赖进口。为实现动车组用高速车轴的自主替代,提升装备制造水平,我国自主研发了DZ2钢。针对DZ2车轴钢性能指标不完善和强韧性不足的现状,国内研究团队在国家重点研发项目支撑下正在开展研究。本文对DZ2车轴钢进行了不同温度、时间和不同气氛等离子体渗氮处理,利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对渗氮层的厚度、微观形貌以及相结构进行了研究,此外还利用显微硬度计、摩擦磨损试验机和电化学工作站等方法,对渗氮层的硬度分布、耐磨性及耐蚀性能等力学性能进行了测试。结果表明,等离子体渗氮后,DZ2钢经固溶处理的试样比原始退火态试样形成的渗氮层厚度显著增加;DZ2钢在490 ^o C和520 ^o C两个温度下进行了不同时间等离子体渗氮,发现渗层厚度都随时间的延长呈抛物线规律,但是相同时间下520 ^o C渗氮后的形成的改性层更厚。氮氢比对渗层厚度影响不显著。XRD分析和SEM观察发现,DZ2钢在不同渗氮温度、渗氮时间和渗氮气氛工艺条件渗氮后,渗氮层表层均由固溶态单一的??-Fe相转变为?-Fe₃N和??-Fe₄N两种相,但是随着渗氮温度的提高以及渗氮时间的延长,??-Fe₄N相的含量会逐渐增加。此外,温度和时间对表面形貌影响较大,低温短时渗氮,表面形成的氮化物分布比较均匀,颗粒尺寸较小;高温长时渗氮,氮化物会发生聚集长大,表面粗糙度增加,不利于磨损性能的提高。根据不同工艺下样品表面的硬度分布曲线及摩擦磨损测试,DZ2钢最佳等离子体渗氮工艺为不同温度等离子体渗氮8 h和520 ^o C渗氮不同时间这两组试验工艺。与固溶态试样相比,460 ^oC等离子体渗氮8 h或490 ^o C等离子体渗氮4 h试样表面硬度约提高两倍,不同温度等离子渗氮8 h和520 ^o C等离子体渗氮8、12、16和24 h后,磨损率显著降低。由不同温度等离子体渗氮8 h和520 ^o C渗氮不同时间后的极化曲线可知,550 ^oC等离子体渗氮8 h后,腐蚀电位较固溶态更大,耐蚀性更好;520 ^o C渗氮后,极化曲线均出现钝化区。