目前用來(lái)表征金屬材料表面力學(xué)特征較常見(jiàn)的指標(biāo)是射線衍射譜線的半高寬和顯微硬度人們普遍認(rèn)為,材料的半高寬值越大,其硬度越高許多從事噴丸研究的學(xué)者從硬狀態(tài)材料噴丸影響層半高寬減小的實(shí)驗(yàn)事實(shí)提出噴丸影響層發(fā)生了“加工軟化”的觀點(diǎn),實(shí)驗(yàn)選用超高強(qiáng)度鋼為實(shí)驗(yàn)材料,對(duì)其不同硬度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),噴丸使硬狀態(tài)表面的半高寬大幅度減小,但使它們的表面屈服強(qiáng)度得到了提高。這說(shuō)明用半高寬參量來(lái)推斷表面的強(qiáng)度是不可靠的。本文由青島普華拋丸機(jī)廠家整理
關(guān)鍵詞：硬度半高寬屈服強(qiáng)度噴丸
1、引言
大量的實(shí)驗(yàn)實(shí)事表明,噴丸可以大幅度提高材料的疲勞強(qiáng)度。一般認(rèn)為除了在易于發(fā)生疲勞破壞的表面引入殘余壓應(yīng)力外,材料的表面在噴九過(guò)程中所獲得的組織強(qiáng)化也是改善疲勞性能的重要因素。材料的原始硬度對(duì)噴丸組織強(qiáng)化效果有很大的影響,這種組織強(qiáng)化效果一般用顯微硬度和半高寬參量來(lái)表征,但是該二參量不是理想的指標(biāo),顯微硬度與材料的彈性、塑性、加工硬化、強(qiáng)度和韌性等系列物理參量有關(guān),是綜合指標(biāo)乏店,其測(cè)量值同時(shí)受殘余應(yīng)力等因素的影響。
射線衍射線的半高寬代表材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài),只能間接地反映材料的力學(xué)特征。對(duì)同試樣由上述二參量給出的結(jié)果有時(shí)會(huì)有很大差異閣。如果以顯微硬度和半高寬作為判定組織強(qiáng)化效果的指標(biāo)所得出的一般規(guī)律是軟狀態(tài)材料的噴丸組織強(qiáng)化效果較好,硬狀態(tài)材料反而出現(xiàn)所謂的“幾二軟化,即金屬硬狀態(tài)材料在噴丸以后,表層的半高寬值減小,顯微硬度降低,這說(shuō)明材料發(fā)生了軟化。另一方面,這種材料表層的殘余應(yīng)力不易弛豫,試樣的高周疲勞性能大幅度提高,這說(shuō)明噴丸使表層發(fā)生了組織強(qiáng)化。
采用射線應(yīng)力分析技術(shù)可以測(cè)量金屬材料在外載作用下的實(shí)際應(yīng)力,從而獲得其真實(shí)應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系,由其可獲得表面屈服強(qiáng)度和加工硬化指數(shù)。本文以它們?yōu)榕袚?jù),研究材料的原始硬度對(duì)于噴丸組織強(qiáng)化效果的影響,結(jié)果表明硬狀態(tài)材料噴丸組織強(qiáng)化不是所謂的“加工軟化”
2、試驗(yàn)方法
2.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)材料選用4mm厚40SiMnCrNiMoV超高強(qiáng)度鋼的冷軋板材。其化學(xué)成分為WT%為0.37C,1.43Si,0.94Mn,1.02Cr,1.93Ni,0.53Mo,0.10V,0.0025S和0.001P。試樣的長(zhǎng)度方向與扎制方向一致。
2.2熱處理工藝
退火工藝為℃保溫小時(shí),并以它作為軟狀態(tài)材料,測(cè)得它的硬度為。中硬狀態(tài)和硬狀態(tài)采用在鹽爐中加熱到℃保溫分鐘,油淬中硬狀態(tài)材料的回火工藝為℃測(cè)得硬度為,硬狀態(tài)的回火工藝為℃,測(cè)得硬度為HRC52。
2.3表面處理
所有試樣分別通過(guò)磨削、化學(xué)腐蝕和電解拋光的方法去除表明的脫碳層,對(duì)于不噴丸試樣都采用化學(xué)腐蝕和電解拋光的方法去除磨削影響層。
2.4噴丸參數(shù)
噴丸在氣動(dòng)式噴丸機(jī)上進(jìn)行。噴嘴至試樣表面的距離為150mm,覆蓋率超過(guò)100%。所用鋼丸直徑均為0.6mm空氣壓力為0.3Mpa,Almen強(qiáng)度為0.37mmA。
2.5X射線應(yīng)力測(cè)定方法
所用設(shè)備為MSF-2903X,射線應(yīng)力測(cè)定儀,所選用的特征譜線和衍射晶面分別為CrK。線和a-Fe(211)面,采用單軸拉伸加載方式,縱向應(yīng)力測(cè)量應(yīng)用測(cè)傾法,橫向應(yīng)力測(cè)量應(yīng)用常規(guī)法。
3.試驗(yàn)結(jié)果與分析
試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果如表1所示。表中的半高寬數(shù)據(jù)均為縱向應(yīng)力測(cè)量和橫向應(yīng)力測(cè)量中的ψ0=0的實(shí)測(cè)結(jié)果的平均值,它們分為測(cè)量前和測(cè)量后兩部分,其中前者系指在表層屈服強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中未加載時(shí)測(cè)試結(jié)果,它反映各表面的原始狀態(tài),而后者是指從較大外載應(yīng)變下全部卸載后的測(cè)量結(jié)果,二者之差反映外載應(yīng)變對(duì)半高寬的影響
表1噴丸前后各參量隨硬度的變化
對(duì)于未噴丸試樣表面的硬度、半高寬和表面屈服強(qiáng)度,軟狀態(tài)的數(shù)值較低,中硬狀態(tài)的數(shù)值居中.
硬狀態(tài)的數(shù)值較高,三參量的這種正變關(guān)系,說(shuō)明它們都可以在不同程度上正確地反映熱處理?xiàng)l件對(duì)材料強(qiáng)度性能的影響。
將表面屈服強(qiáng)度測(cè)量前后的半高寬數(shù)據(jù)加以比較可以發(fā)現(xiàn),該測(cè)量過(guò)程中的塑性形變(一般不超過(guò)0.3%)使硬狀態(tài)試樣表面的半高寬值明顯減小,而對(duì)于中硬狀態(tài)或軟狀態(tài)試樣表面的半高寬基本沒(méi)有影響。
與表面屈服強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中的小塑性形變對(duì)半高寬的作用一樣,噴丸也使所有硬狀態(tài)表面的半高寬值減小,但是減小的幅度要大的多,這是由于噴丸過(guò)程中引入的塑性變性量要大的多的緣故噴丸
對(duì)于中硬狀態(tài)的試樣表面的半高寬的影響較小。對(duì)于軟狀態(tài)表面的半高寬,噴丸所引入的大塑性變形與表面屈服強(qiáng)度測(cè)量過(guò)程中引入的小塑性變形完全不同,軟狀態(tài)表面l身勺半高寬值明顯增加。
然而,噴丸使所有狀態(tài)的表面屈服強(qiáng)度都得到了提高,其中軟狀態(tài)噴丸表面的屈)報(bào)強(qiáng)度達(dá)到了未噴丸狀態(tài)的兩倍多。
同時(shí),噴丸處理也使所有試樣表面的加工硬化指數(shù)有不同程度的提高,也就是說(shuō).噴丸使這些金屬表面的加工硬化能力得到提高。
通過(guò)前而的分析,可以得出這樣的結(jié)論,塑性形變可以使硬狀態(tài)材料強(qiáng)化。而不是通常所認(rèn)為的發(fā)生了“加工軟化”。這一結(jié)論也與硬狀態(tài)材料經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化后疲勞性能得到提高相吻合。由此可見(jiàn).表面屈服強(qiáng)度是比半高寬更為理想的參量,半高寬這個(gè)參量不能正確反}}央塑性變形對(duì)材料強(qiáng)度的影響。
4.結(jié)論
1.硬度、半高寬和表面屈服強(qiáng)度都可以在不同程度上正確反映熱處理?xiàng)l件對(duì)材料強(qiáng)度特性影響。
2.塑性形變使硬狀態(tài)表面的半高寬值下降,但確使它們的表面屈服強(qiáng)度得到提高。這說(shuō)明半高寬參量不能正確地反映塑性形變對(duì)硬狀態(tài)材料的影響。同時(shí)也說(shuō)明噴丸使硬狀態(tài)材料的表層也發(fā)生了加工硬化,而不是加工軟化。
3.小塑性形變和噴丸對(duì)中硬表面的半高寬基本沒(méi)有影響,但卻使這類表面的屈服強(qiáng)度得到了提高這些結(jié)果說(shuō)明,半高寬也不能正確反映塑性形變對(duì)中硬表面強(qiáng)度指標(biāo)的影響。
4未噴丸表面的半高寬越大,它們?cè)谒苄孕巫儏^(qū)間內(nèi)得到的加工硬化指數(shù)也越大,噴丸使大多數(shù)表面塑性形變區(qū)間內(nèi)的加工硬化能力得到提高
