316L奥氏体不锈钢因其良好的韧性和耐蚀性而被广泛应用,但其硬度低、耐磨性差等不足严重影响了零件的使用寿命,限制了其应用。通过表面处理技术提高316L不锈钢表面硬度、改善其耐磨性能,对316L不锈钢的应用具有重要意义。采用超声冷锻技术对不锈钢表面进行纳米化预处理,然后,对纳米化前后的316L不锈钢试样注入不同剂量的N离子。利用俄歇电子能谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了注入剂量和纳米化预处理对316L不锈钢试样N离子注入层成分、结构及力学性能的影响,利用TRN型摩擦磨损试验机测试了试样在PAO-4和MoDTC边界润滑条件下的摩擦学行为,利用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱仪分析试样和对磨球磨损表面形貌和摩擦化学反应膜的成分。结果表明:（1）随着N离子注入剂量的增加,峰值N浓度增加,注入剂量为8×10¹⁷ ions/cm²时,峰值N浓度为31%。当N离子注入剂量大于2×10¹⁷ ions/cm²时,试样表面开始形成γN相,改善了纳米硬度和弹性模量等力学性能。（2）在MoDTC边界润滑条件下,随着注入剂量的增加,试样磨损表面形成的摩擦化学反应膜中MoS₂和FeS含量增加,这减轻了试样的黏着磨损和磨料磨损,降低了摩擦系数、磨损率及对磨球磨斑直径。（3）在PAO-4和MoDTC边界润滑条件下,纳米化的氮离子注入试样具有更低的摩擦系数。