本文主要研究了高温氮离子注入工艺对钢表面形貌、相组成、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：（1）采用间断注入和降低束流的方法可以控制4135钢和H13钢表面的温升效应，在提高钢材表面性能的同时，避免了由于高温使得钢材表面发生回火而降低材料性能的发生。（2）在高温条件下，M2钢表面组织不均匀性氮离子注入层的性能有显著的影响。合金元素富集区和合金元素贫乏区相比，在不同的工艺条件下，合金元素富集区的硬度值均高于合金元素缺乏区的硬度值。合金元素富集区的注氮层的深度和浓度均高于合金元素贫乏区的。（3）4135钢经过高温注氮处理后，4135钢中形成了Fe4N硬质相，4135钢表面的显微硬度提高。随着注入剂量的增加，4135钢的注氮改性层的深度有所增加，但氮元素浓度峰值并未改变。在干摩擦条件下，随着注入剂量的增加，4135钢的摩擦系数和磨损率逐渐降低。（4）H13钢经过高温注氮处理后，H13钢表面发生了固溶强化，随着注入剂量的增加，H13钢表面的显微硬度逐渐增加，注氮改性层的深度和氮元素峰值浓度均有所增加，氮元素的浓度分布呈现出明显的扩散特征。在干摩擦条件下，随着注入剂量的增加， H13钢的磨损率逐渐降低，耐磨性能逐渐提高。与基材相比，经过注氮处理后，H13钢表面的摩擦系数降低，但随着注入剂量的增加，摩擦系数没有发生变化，H13钢的减摩性并未得到改善。