机械滚压对A473M钢疲劳性能的影响

发布时间：2021-08-10 15:48

　　采用机械滚压对A473M马氏体不锈钢轴套材料进行表面处理,研究滚压工艺对其力学性能的影响。采用SEM、白光干涉仪、X射线衍射仪、显微硬度计、EBSD、拉伸试验机和疲劳试验机分别对试样表面形貌、表面粗糙度、残余应力、显微硬度、拉伸性能和疲劳性能进行系统表征。结果表明:滚压加工试样表面的粗糙度明显降低,仅为车削加工的1/5;滚压加工在材料近表面引入残余压应力,其值最高可达946 MPa,沿深度方向逐渐减小,残余压应力层深度约为200μm,表面硬度提高30%左右,硬度影响层深度可达200μm;抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提升了40%,22%和8%,疲劳寿命由基体材料的5.4×10⁴周次提高到1×10⁷周次。采用滚压加工后材料的力学性能明显提升,疲劳寿命显著增加。 

【文章来源】：材料工程. 2020,48(03)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

疲劳载荷波形示意图

滚压加工可显著降低工件表面粗糙度,提高尺寸精度和适配性[12-13]。材料表面粗糙度对疲劳性能的影响尤为显著[14],与试样的疲劳寿命成反比。图3为车削和滚压加工试样表面形貌。由图3(a)可以看出,经过磨削加工后的试样表面有清晰的车削刀痕,峰、谷密集,峰多呈尖锐状。经过滚压加工后的试样表面形貌明显光滑,刀痕消失,仅有些许犁沟,如图3(b)所示。这是由于在滚压过程中,在外界压力作用下材料的塑性流动使得峰谷之间平衡互补,从而降低表面粗糙度。表1为车削和滚压加工试样的表面几何形貌参数。其中,Rq为轮廓方均根值,Rz为轮廓最大高度,Rt为最大峰谷值,Ra为表面粗糙度。由表1可知,滚压加工后的表面粗糙度明显降低。EI-Haddad等[15]研究得到表面粗糙度和疲劳极限应力的关系式为:

显微硬度是反映材料的结合强度、抵抗变形能力和抗破坏能力。图5为车削和滚压加工试样截面显微硬度分布曲线。可以看出,滚压加工的硬化层深度在200 μm左右,与残余压应力层深度吻合,最大显微硬度可达396HV0.1。车削加工显微硬度的影响深度比滚压加工浅很多,仅为20 μm,且递减率更大,最大显微硬度为301HV0.1。滚压加工后显微硬度的提高对疲劳性能的影响也很大,如式(5)[21]所示。ΔΚ th =C 1 (Η V +C 2 )( area ) 1/3 (5)

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3334343