抗疲劳制造是控制表面完整性、以疲劳性能为主要判据和提高疲劳强度的先进制造技术,与目前采用的“成形”制造有很大的不同,抗疲劳制造技术的关键是构建表面变质层,而表面变质层机械性能的测量,对抗疲劳制造的发展有着重要的意义,经过热处理和锻造后形成的表面变质层的机械性能和原材料存在着差异。本文通过剥层压痕试验和反演分析,提出分析表面变质层各向异性弹塑性参数的表征方法,并对热处理后的18CrNiMo7-6合金钢各向异性弹塑性参数进行压痕表征和测试,主要内容如下:(1)提出了一种表征表面变质层各向异性弹性模量的压痕表征方法。对表面变质层进行剥层处理,对剥层后的材料,基于已有的圆锥压头与横观各向同性材料接触问题的解析解,用有限元方法验证其可以代替四棱锥压头与横观各向同性材料接触问题分析的适用性,并引入修正系数,利用现有仪器设备,提出横观各向同性材料弹性模量的压痕表征方法。在剥层处理后的不同深度表面变质层进行压痕试验,获得表面变质层各向同性面和各向异性面内的压痕模量,通过反演分析,给出表面变质层纵向方向和垂直纵向方向的弹性模量,建立表面变质层各向异性弹性模量的表征方法。最后利用本文提出的方法,对热处理后的18CrNiMo7-6合金钢表面变质层的弹性模量进行表征。(2)提出了一种基于压痕方法表征剥层处理后的横观各向同性材料塑性参数(屈服强度、硬化指数和屈服强度比)的评价方法。针对横观各向同性材料的压痕接触模型,利用有限元方法,分析塑性参数对压痕响应的影响,根据敏感性分析,建立分析屈服强度、硬化指数和屈服强度比的无量纲函数;对表面变质层进行剥层处理,在不同深度的表面变质层上进行压痕试验,根据其压痕响应,利用建立的无量纲函数反演表面变质层塑性参数,获得表面变质层不同深度的屈服强度、硬化指数和屈服强度比,建立表面变质层各向异性塑性参数的表征方法。最后利用本文提出的方法,对热处理后的18CrNiMo7-6合金钢表面变质层进行塑性性能的表征。