超聲表面滾壓加工改善40Cr鋼綜合性能研究.pdf

1、本文提出一種超聲表面滾壓加工(USRP)技術，用以提高材料表面的綜合性能。試驗設備主要由新改進的數(shù)字超聲波電源(配有更為精確、穩(wěn)定的頻率跟蹤及恒幅控制系統(tǒng))和USRP處理執(zhí)行機構組成，其中，加工工作頭被創(chuàng)新性地設計為可滾動的球體，從而大幅提高其使用壽命，使USRP處理技術成為真正可應用于實際生產的表面改性新方法。
　　 以軸類用40Cr鋼供應態(tài)及調質態(tài)試樣為例，采用透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、X-射線衍射分析(XRD

2、)、顯微硬度及表面粗糙度測量等分析手段，研究了USRP表面組織結構及各加工參數(shù)對于其機械性能的影響規(guī)律；通過熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性及耐摩擦磨損性能對比試驗，分析該技術對于試樣使用性能的影響。
　　 實驗觀察和研究表明：USRP試樣表面組織具有梯度分布特征，表面強化及晶粒細化是塑性變形逐漸累積的結果；對于調質態(tài)試樣，組織中析出的碳化物和彌散分布的合金碳化物在提高材料強度的同時，對位錯起到一定的釘扎作用。USRP處理技術可以實現(xiàn)試樣表面

3、納米化，表層晶粒為3～7nm，試樣表面形成近百微米的納米晶層；通過衍射花樣分析，初步推測試樣中滲碳體相在距表層一定深度內有溶解的現(xiàn)象；表層強烈的微應變通過位錯移動、晶界形成等方式得到降低，表層并非微應變最大處。
　　 USRP處理技術中，加工參數(shù)對于表面硬化程度、表面粗糙度及表面殘余應力均有不同程度的影響；適當?shù)腢SRP加工能夠降低甚至消除前序加工所產生的表面缺陷，但反復的塑性變形也會破壞表面質量，當處理能量大于材料的抗拉強度時