一种中碳钢表面硼氮共渗改性层及其制备方法。本发明属于钢铁表面处理领域。本发明的目的是为了解决目前阳极液相等离子体渗透技术渗硼效率低以及渗硼层与基体硬度梯度不均且梯度较大的技术问题。本发明的方法：步骤1：将氯化铵、硝酸铵和硼源溶于去离子水，得到复合电解液；步骤2：以不锈钢金属槽为阴极，将预处理后的中碳钢置于复合电解液中作为阳极，采用阳极液相等离子体渗透方式进行电解处理，在中碳钢表面生成硼氮共渗改性层。本发明的硼氮共渗改性层由硼氮共渗相和马氏体构成，硼氮共渗相含量由表面至基体平缓降低，硼氮共渗相包括Fe2B相、FeB相和FeN0.076相。