喷丸强化对17-4PH不锈钢室温及高温疲劳性能的影响
发布时间：2021-02-22 09:15
对17-4PH不锈钢进行不同喷丸强度的表面强化,采用X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）和显微硬度仪研究表面残余应力、表面形貌和表面硬度的变化规律,采用疲劳实验和扫描电镜（SEM）考察室温及150℃、300℃和450℃不同温度场对疲劳性能的影响。结果表明,低强度喷丸通过引入残余应力场和保留表面完整性显著改善17-4PH的室温疲劳寿命;随着喷丸强度的增大,表面粗糙度呈升高趋势,加工硬化层的深度也趋于增加;但当喷丸强度超过中等强度水平,表层硬度不再增大;在疲劳寿命方面,不同温度场对17-4PH喷丸强化效果影响不同,当环境温度低于300℃时,喷丸能显著提高17-4PH的疲劳寿命,超过450℃时,疲劳性能显著降低。进一步分析表明,17-4PH高温疲劳性能的下降源于残余应力的严重松弛和表面完整性的降低。
【文章来源】：材料导报. 2020,34(22)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
17-4PH不锈钢室温S-N曲线测试结果
图2对比了不同喷丸强度对17-4PH不锈钢疲劳寿命的影响试验结果。由图2可知,喷丸可提高17-4PH材料的室温疲劳寿命,特别在0.252 mmN和0.14 mmA两种较低的喷丸强度处理后疲劳性能提升显著。可以看到,在实验给出的三种喷丸强度范围内,样品室温疲劳性能呈现出随喷丸强度增加而减小的变化规律。其中,采用强度为0.252 mmN的喷丸强化能获得改善17-4PH不锈钢疲劳抗力的显著效果。在铝合金等材料研究中,人们也注意到了此类实验现象,即低强度有利于疲劳寿命的提升[14]。喷丸强度对17-4PH表面微观形貌的影响见图3。随着喷丸强度的增加,喷丸坑呈增大趋势。对比发现,17-4PH钢表面经0.252 mmN低强度喷丸后,试样表面丸坑痕迹轻微,未发现明显的喷丸损伤痕迹;表面经0.146 mmA中强度喷丸后,试样表面弹丸坑痕迹清晰,表面塑性流变变形严重,且存在严重的局部皲裂现象,丸坑直径约85 μm;表面经0.196 mmA高强度喷丸后,试样表面弹丸丸坑直径增大至145 μm左右,塑性流变变形明显,也存在局部皲裂和脱层破坏现象,即中、高强度喷丸会导致17-4PH轻微的表面损伤。
喷丸强度对17-4PH表面微观形貌的影响见图3。随着喷丸强度的增加,喷丸坑呈增大趋势。对比发现,17-4PH钢表面经0.252 mmN低强度喷丸后,试样表面丸坑痕迹轻微,未发现明显的喷丸损伤痕迹;表面经0.146 mmA中强度喷丸后,试样表面弹丸坑痕迹清晰,表面塑性流变变形严重,且存在严重的局部皲裂现象,丸坑直径约85 μm;表面经0.196 mmA高强度喷丸后,试样表面弹丸丸坑直径增大至145 μm左右,塑性流变变形明显,也存在局部皲裂和脱层破坏现象,即中、高强度喷丸会导致17-4PH轻微的表面损伤。图4给出17-4PH喷丸试样截面金相组织。可以看出,喷丸对材料表层组织的影响区主要由强烈变形的表层区域和过渡区域两部分组成,从最表层到数十微米深表层区域内,呈流变取向特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]N含量对17-4PH马氏体时效不锈钢铁素体相和性能的影响[J]. 史咏鑫,马胜斌,才丽娟,李青,张欣杰,冯文静. 特殊钢. 2019(01)
[2]粉末合金FGH95喷丸强化对高温缺口疲劳性能的影响[J]. 王欣,王科昌,罗学昆,曾召军,王旭青,汤智慧. 航空制造技术. 2018(Z2)
[3]17-4PH不锈钢透平叶片激光固溶时效强化的力学性能[J]. 杜锦铮,路媛媛,陈浩,郭溪溪,林守钢,刘德健. 中国表面工程. 2018(03)
[4]高炉煤气能量回收透平叶片失效的原因[J]. 刘明霞,畅庚榕,付福兴,何斌锋,马飞,陈明珂,余历军,戴君,徐可为. 机械工程材料. 2018(01)
[5]喷丸处理对DD6合金表面状态和中温疲劳性能的影响[J]. 吴庆辉,王欣,方向,张剑,骆宇时. 热加工工艺. 2017(12)
[6]17-4PH末级长叶片叶根的疲劳强度与缺口效应[J]. 胡兆辉,刘松锋,梅林波,方旭,叶笃毅. 材料科学与工程学报. 2017(02)
[7]不同表面改性强化处理对TC4钛合金表面完整性及疲劳性能的影响[J]. 高玉魁. 金属学报. 2016(08)
[8]激光冲击强化和喷丸强化对FGH97高温合金疲劳性能的影响[J]. 高玉魁,仲政,雷力明. 稀有金属材料与工程. 2016(05)
[9]结构应力集中和表面完整性对17-4PH钢轴向疲劳性能的影响[J]. 王欣,胡云辉,曾惠元,钟平,汤智慧,宋颖刚. 中国表面工程. 2016(02)
[10]喷丸强化对新型7055-T7751铝合金疲劳性能的影响[J]. 李鹏,刘道新,关艳英,成书民,赵远兴,曹亮,李欢. 机械工程材料. 2015(01)
本文编号：3045771
【文章来源】：材料导报. 2020,34(22)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
17-4PH不锈钢室温S-N曲线测试结果
图2对比了不同喷丸强度对17-4PH不锈钢疲劳寿命的影响试验结果。由图2可知,喷丸可提高17-4PH材料的室温疲劳寿命,特别在0.252 mmN和0.14 mmA两种较低的喷丸强度处理后疲劳性能提升显著。可以看到,在实验给出的三种喷丸强度范围内,样品室温疲劳性能呈现出随喷丸强度增加而减小的变化规律。其中,采用强度为0.252 mmN的喷丸强化能获得改善17-4PH不锈钢疲劳抗力的显著效果。在铝合金等材料研究中,人们也注意到了此类实验现象,即低强度有利于疲劳寿命的提升[14]。喷丸强度对17-4PH表面微观形貌的影响见图3。随着喷丸强度的增加,喷丸坑呈增大趋势。对比发现,17-4PH钢表面经0.252 mmN低强度喷丸后,试样表面丸坑痕迹轻微,未发现明显的喷丸损伤痕迹;表面经0.146 mmA中强度喷丸后,试样表面弹丸坑痕迹清晰,表面塑性流变变形严重,且存在严重的局部皲裂现象,丸坑直径约85 μm;表面经0.196 mmA高强度喷丸后,试样表面弹丸丸坑直径增大至145 μm左右,塑性流变变形明显,也存在局部皲裂和脱层破坏现象,即中、高强度喷丸会导致17-4PH轻微的表面损伤。
喷丸强度对17-4PH表面微观形貌的影响见图3。随着喷丸强度的增加,喷丸坑呈增大趋势。对比发现,17-4PH钢表面经0.252 mmN低强度喷丸后,试样表面丸坑痕迹轻微,未发现明显的喷丸损伤痕迹;表面经0.146 mmA中强度喷丸后,试样表面弹丸坑痕迹清晰,表面塑性流变变形严重,且存在严重的局部皲裂现象,丸坑直径约85 μm;表面经0.196 mmA高强度喷丸后,试样表面弹丸丸坑直径增大至145 μm左右,塑性流变变形明显,也存在局部皲裂和脱层破坏现象,即中、高强度喷丸会导致17-4PH轻微的表面损伤。图4给出17-4PH喷丸试样截面金相组织。可以看出,喷丸对材料表层组织的影响区主要由强烈变形的表层区域和过渡区域两部分组成,从最表层到数十微米深表层区域内,呈流变取向特征。
【参考文献】：
期刊论文
[1]N含量对17-4PH马氏体时效不锈钢铁素体相和性能的影响[J]. 史咏鑫,马胜斌,才丽娟,李青,张欣杰,冯文静. 特殊钢. 2019(01)
[2]粉末合金FGH95喷丸强化对高温缺口疲劳性能的影响[J]. 王欣,王科昌,罗学昆,曾召军,王旭青,汤智慧. 航空制造技术. 2018(Z2)
[3]17-4PH不锈钢透平叶片激光固溶时效强化的力学性能[J]. 杜锦铮,路媛媛,陈浩,郭溪溪,林守钢,刘德健. 中国表面工程. 2018(03)
[4]高炉煤气能量回收透平叶片失效的原因[J]. 刘明霞,畅庚榕,付福兴,何斌锋,马飞,陈明珂,余历军,戴君,徐可为. 机械工程材料. 2018(01)
[5]喷丸处理对DD6合金表面状态和中温疲劳性能的影响[J]. 吴庆辉,王欣,方向,张剑,骆宇时. 热加工工艺. 2017(12)
[6]17-4PH末级长叶片叶根的疲劳强度与缺口效应[J]. 胡兆辉,刘松锋,梅林波,方旭,叶笃毅. 材料科学与工程学报. 2017(02)
[7]不同表面改性强化处理对TC4钛合金表面完整性及疲劳性能的影响[J]. 高玉魁. 金属学报. 2016(08)
[8]激光冲击强化和喷丸强化对FGH97高温合金疲劳性能的影响[J]. 高玉魁,仲政,雷力明. 稀有金属材料与工程. 2016(05)
[9]结构应力集中和表面完整性对17-4PH钢轴向疲劳性能的影响[J]. 王欣,胡云辉,曾惠元,钟平,汤智慧,宋颖刚. 中国表面工程. 2016(02)
[10]喷丸强化对新型7055-T7751铝合金疲劳性能的影响[J]. 李鹏,刘道新,关艳英,成书民,赵远兴,曹亮,李欢. 机械工程材料. 2015(01)
本文编号：3045771
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