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本文采用强流脉冲电子束技术，结合磁控溅射沉积技术和多弧离子镀技术，在SAE9310渗碳轴承钢表面进行了电子束融覆合金化处理，合金元素选用Ti、TiWTaNb、Zr等。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、摩擦磨损实验、极化曲线等测试手段对获得的合金化表层的形貌、显微组织及性能进行了研究，并探索合金化层的形成机理。通过观察合金化层的表面及截面形貌可知，电子束的能量密度和辐照次数对表面形貌影响较大。在3J/cm~2的电子束能量密度作用下，主要发生表面沉积合金元素的熔化；在6J/cm~2的电子束能量密度作用下，合金元素与基体发生互熔；在9J/cm~2的电子束能量密度作用下，合金元素多数气化挥发。辐照次数达到30~50次时，表面逐渐平整，但是仍然有凹坑状的典型形貌。合金层截面厚度仅仅与能量密度有关。由于电子束的辐照作用，使得表层的一部分碳化物喷发；一部分碳元素向深层溶解，使得表层碳元素大量减少，获得的表面合金层主要以合金元素和Fe的固溶体为主。滑动摩擦实验过程中，与未处理的渗碳钢样品相比，表面合金化之后的样品与Si3N4陶瓷球的摩擦系数均发生明显变化。原始样品的摩擦系数为0.8，经过Ti合金化的样品，摩擦系数可在0.2维持1000~5000转不等；经过TiWTaNb合金化的样品，摩擦系数在0.2维持15000转，才逐渐过渡到0.8。经表面合金化之后的磨损率下降约2/3。磨损方式为粘着磨损和氧化磨损。在极化曲线测试中，除去低辐照次数下表面缺陷过多的样品，高辐照次数下获得的表面合金化的样品耐腐蚀性能均有一定程度的提高。在相同辐照次数下，随辐照能量密度提高，耐腐蚀性能先降低后提高，其中在3J/cm~2的能量密度下辐照30次的条件下，获得的耐腐蚀性能最好，出现钝化区，腐蚀电流密度降低一个数量级；相同能量密度下，耐腐蚀性能随辐照次数增加而提高。高能量密度下电子束辐照过程中产生的奥氏体，在575~600℃区间进行回火处理，回火处理会降低残余奥氏体，析出碳化物粒子，样品的表面硬度达到最高值。