水射流喷丸对渗碳钢表层组织与裂纹扩展性能的影响

发布时间：2021-06-21 23:49

　　对低碳钢渗碳淬火试样进行表面水喷丸处理,研究水喷丸对渗层表面组织结构及其疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:添加细玻璃丸的水喷丸处理能显著细化表层亚结构,提高小角度晶界密度,并为渗层带来有效的残余压应力。在300 MPa水压及600 mm/min扫描速率工艺下,可实现100μm左右深度,最高达1244 MPa的残余压应力,其表面粗糙度Ra=0.195μm。疲劳裂纹速率试验结果显示,经过水喷丸处理后裂纹扩展速率da/d N有增加的趋势,这主要是因为表面压应力形成,增加了心部拉应力,且表层的变形强化降低了裂纹尖端塑性区。 

【文章来源】：金属热处理. 2020,45(09)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

水射流喷丸处理试验渗碳钢表面轮廓线(a)及粗糙度(b)

对不同试样进行表面残余应力分布测量，结果见图2。可见，尽管3号样在300 MPa,300 mm/min的冲刷作用下，表层有0.1 mm左右的物质损失，但其最大压应力依然接近-1400 MPa水平，压应力深度约为170μm，而1号试样由于喷射压力较低，扫描速率较快，其最大压应力在距离表面约13μm的区域，约为-1100 MPa,2号试样的压应力深度及最大压应力介于1号及3号样之间。研究表明，采用水射流喷丸处理后可获得表层残余压应力，并且残余压应力随喷射工艺的差别而有明显区别。图3(a)是未进行水流喷射的表层欧拉角图，经历过水喷射处理后试样微观组织中小角度晶界密度明显增加，位错墙向低角度晶界转变，原来粗大的马氏体束、块等被分割成细小的亚结构组织(见图3(b))，因此通过对比可明显观察到微观组织取向更为丰富及被细化的形貌。

图3(a)是未进行水流喷射的表层欧拉角图，经历过水喷射处理后试样微观组织中小角度晶界密度明显增加，位错墙向低角度晶界转变，原来粗大的马氏体束、块等被分割成细小的亚结构组织(见图3(b))，因此通过对比可明显观察到微观组织取向更为丰富及被细化的形貌。图4(a)为未经水喷丸处理试样的TEM图像，图4(b)为经过水喷射处理后2号样的TEM图像，和图4(a)中具有较高密度马氏体组织相比，经过水喷丸后，渗层具有显著的孪晶特征。水喷丸过程中的应变促进剪切带的形成，分割了马氏体，细化了微观组织。


本文编号：3241673