磨削、研磨、喷丸处理对马氏体不锈钢疲劳强度的影响

通过对马氏体不锈钢(2Cr13)试片热处理强化处理后，分别进行了磨削后研磨加工、喷丸处理，以探讨表层硬度、表层残余应力及表面粗糙度等因素对疲劳强度的影响。实验表明，减少表面粗糙度Ra值，增加表层残余应力是提高2Cr13不锈钢使用寿命的有效方法。     

喷丸处理钢表面残余应力对接触疲劳性能影响的研究(英文)

本文阐述了20CrMnTi钢滚形试样经热处理和喷丸强化后,表面形变硬化层和残余应力对接触疲劳性能的影响。在本试验条件下,接触疲劳失效的主要形式为深层剥落和浅层剥落。表面的形变硬化层和残余压力能延缓表面裂纹的萌生,减慢裂纹的扩展速率,从而能显著地增长接触疲劳寿命。本文提出了表面残余应力及其对性能作用的物理模型。     

EHL 下矿场用重载齿轮的喷丸及疲劳性能分析

弹流润滑（ＥＨＬ）条件下,石油矿场用大模数得载齿轮的承载能力得到提高,齿面接触人效与齿根弯曲疲劳断裂则成为其主要的失效形式,喷丸强化是改善齿轮表层种种缺陷的有交而简便的方法,喷丸产生的硬化层残余压力场和显微组织相变是提高齿轮接触疲劳强度的重要因素,从单齿弯曲疲劳,齿面接触疲劳,接触疲劳裂纹萌生与扩展,表层显微硬度,残余奥氏体情况,表层残余应力及亚组织结构等方面讨论了喷丸对齿轮接触疲劳性能的影响。     

42CrMo钢超声喷丸强化模拟与实验研究

以42CrMo钢作为研究对象,利用超声喷丸工艺对42CrMo钢进行表面强化处理,并对超声喷丸过程进行有限元模拟,分析超声喷丸工艺与材料表面残余应力、显微硬度和表面形貌之间的关系。有限元模拟计算结果表明,超声喷丸冲击针头直径越小、冲击速度越大,喷丸后材料硬度越大,表面形貌越差;冲击针头直径对材料残余压应力场深度有显著影响;冲击速度对材料最大残余压应力值和残余压应力场深度有显著影响。     

复合表面强化热处理后钢组织和性能的研究

钢的复合表面强化处理,是将零件先进行离子轰击热处理,而后再进行高频淬火和低温回火的一种操作,属于复合热处理之一。经此处理可同时发挥离子轰击热处理强化和高频淬火表面强化的双重作用,从而能大幅度提高表面硬度、耐磨性,并造成高的表面残余压应力,提高钢材疲劳性能,延长零件的使用寿命。试验表明,经复合表面强化处理后,取得明显效果。 1.复合热处理表面强化后的显微组织较单一离子轰击热处理或高频淬火者为细。经短时的高频淬火后离子氮化(或软氮化)的白亮化合物层。成为断续颗粒状或锯齿状,为。-Fe_2～3(C.N)+r'-Fe_4N以及Fe_3(C.N)等化合物。扩散层淬成为含氮马氏体。 2.复合热处理强化可以进一步提高硬化层深度,进一步提高表面硬度和耐磨性。 3.复合强化处理后,零件的表层具有高的残余压应力(比离子氮化者可提高2～6倍),从而能大幅度提高疲劳性能和使用寿命,降低缺口敏感性,阻碍裂纹的扩展。 试验认为,离子轰击热处理+高频淬火表面强化处理,可以满足表面耐磨,承受重载和交变载荷的各种零件的性能要求。能显著提高其机械性能和使用寿命,节约电能,可能成为80年代的优秀表面强化新工艺之一而发挥其巨大作用。     

喷丸强化对Al-12Si合金组织及性能的影响

为了提高Al-12Si合金在高温工况下的服役寿命,文中基于喷丸强化技术,探究了表层组织细化和压应力对材料疲劳性能的影响。采用微观表征手段对组织结构进行表征,通过X射线残余应力分析仪、显维维氏硬度仪以及常温旋弯疲劳试验机对喷丸强化后材料的表面残余应力、硬度及疲劳性能进行评价。研究结果表明:喷丸强化有效改善了初生硅的大小和圆整度,硅相平均尺寸由40μm降至30μm,圆整度由基体的1.69提高至2.09,且其对Al_7Cu_4Ni尺寸影响较大,由基体的47μm~2降至10.87μm~2,另其可在Al-12Si合金表面引入170 MPa残余压应力。喷丸强化引入的应变强化可使Al-12Si合金的硬度由117 HV提高至200 HV以上。常温旋弯疲劳实验表明,喷丸强化促使Al-12Si合金的疲劳强度提高了13%以上。     

50CrVA钢复合处理后残余应力的分布及疲劳性能的研究

本文研究了50CrVA钢经气体软氮化加整体淬火复合处理后的残余应力分布及其疲劳特性。试验表明,复合处理可以明显地改善试样的残余应力分布情况,使表面呈压应力状态。由于表层氮、碳含量变化而引起的Ms点的变化与试样在冷却时存在的温度梯度的交互作用,使残余压应力的最高值出现在次表层,而在复合处理得到的强化层与心部组织交界处存在一压应力的“低谷”。复合处理后,试样表面的强化层对疲劳裂纹的扩展具有较大的阻碍作用,与常规处理相比,其旋转弯曲缺口疲劳极限提高约26.5％。     

喷丸对高强度变形镁合金ZK60-T5高周疲劳性能的影响

为了研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响,首先对用半连续铸造的方法浇注的圆棒进行热挤压,挤压比为14,并对挤压棒进行T5热处理后加工成漏斗型疲劳试样,标记为ZK60-T5.然后对一部分疲劳试样进行喷丸处理,观察喷丸后试样表面变形层的微观组织变化规律,并研究喷丸处理后表面粗糙度、变形层的显微硬度和残余压应力对ZK60-T5镁合金高周疲劳性能的影响.结果表明:高强度变形镁合金ZK60-T5的最佳喷丸工艺为0.05 mmN,且经喷丸强化后,ZK60-T5镁合金表面变形层的微观组织发生了变化,疲劳强度由150 MPa提高到195 MPa,提高了30%,疲劳寿命得到显著提高,而在表面变形层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下.     

40Cr钢高频淬火和复合处理后的接触疲劳性能及其失效特征

本文研究了进行高频淬火和离子氮化加高频淬火复合热处理后的40Cr钢辊子试样的接触疲劳性能和失效特征。结果表明,40Cr钢复合热处理后的接触疲劳性能大大高于单一高频淬火,其主要失效形式是深层压裂和浅层剥落。本文同时提出了深层压裂的力学判据和浅层剥落的裂纹萌生、扩展及断口特征。     

喷丸残余应力对裂纹扩展疲劳寿命的影响

为了研究喷丸表面处理对试样疲劳寿命的影响,基于ABAQUS软件建立含喷丸残余应力场的四点弯曲试样有限元模型和考虑裂纹闭合效应的裂纹扩展疲劳寿命预测模型。基于该模型研究了不同应力比及不同喷丸工艺条件下的受喷与未喷试样的裂纹扩展疲劳寿命。结果表明,正应力比越大越不容易产生裂纹闭合从而寿命越短,不同应力比条件下喷丸试样的疲劳寿命均约为相同条件下未喷丸试样的2.5倍;单独喷丸强化对裂纹扩展疲劳寿命的提高作用高于喷丸成形与强化的联合作用。主要是由于喷丸强化产生的残余压应力在距离表层较近的范围大于成形与强化联合作用所产生的残余压应力,且该残余压应力对裂纹扩展疲劳寿命的提高起主导作用。通过预测结果与文献实验结果的对比,验证了本文所建模型的正确性及有效性。     

Analytical Modelling of Shot-peening Residual Stress on Welding Carbon Steel Surface Layer

The residual stress distribution was studied by an analytical model, due to shot peening on the welding carbon steel surface layer. The initial welding residual stresses before shot peening were taken into consideration in this analytical model. The Hertzian elastic contact theory was used to get the elastic compression stress state after impact on the surface layer. The initial welding stress field and the shot peening stress field would superpose and the welding surface layer would yield based on the elastic-plastic evaluation, then the residual stress after shot peening can be achieved. The influence of initial welding residual stress on the stress distribution after shot peening was analyzed and discussed. A series of experiments were carried out and the residual stress on the welding surface was determined by X-ray diffractometer before and after shot peening. The calculation results of the analytical model are consistent with the experimental results. The critical shot velocities when welding surface layer yielded and reverse yielded were calculated. While the welded joint surface material reversely yielded, the maximum compressive residual stress would not obviously increase with the increase of shot velocity, the thickness of the compressive stress layer would be increased. Welding residual tensile stress can enlarge the thickness of the compressive stress layer at the same shot velocity when reverse yield appeared.     

喷丸强化对NAK80钢表面完整性的影响

对析出硬化钢NAK80进行喷丸强化处理,测量了不同喷丸强度工艺下喷丸影响层显微硬度、表面残余应力沿层深的分布以及表面粗糙度,并分析了由喷丸引起的微观结构的变化,初步定性探讨了NAK80钢喷丸强化后表面完整性的改善。结果表明,NAK80钢对喷丸强度的要求不同于一般的钢,强度适当的喷丸强化可显著改善其表面完整性,而强度过高时将产生过喷效应,试验测得喷丸强化弧高值为0.40 mm.N时,NAK80钢具有良好的表面完整性能,喷丸影响层厚约为150~200μm。     

热处理工艺对40Cr组织和性能的影响

研究40Cr钢在不同热处理工艺下的组织和耐磨性.结果表明:40Cr最佳的热处理工艺为经850 ℃保温60 min正火,试样硬度约为200 HBS,正火后组织为索氏体;再经780 ℃淬火保温30 min后水冷,试样硬度约为52 HRC,淬火所得组织为板条状马氏体和针状马氏体;最后经200 ℃低温回火后,试样硬度维持在50 HRC以上,所得组织为回火马氏体;经淬火及回火后,试样耐磨性得到显著提高.     

H3Cr5WMoV埋弧堆焊合金层的组织与性能

利用自动埋孤焊在Q235钢基材表面得到H3Cr5WMoV合金堆焊层，并对合金堆焊层进行了回火处理。比较研究了堆焊层在焊态和回火态的组织、硬度、耐磨性及抗热疲劳性能。结果表明，堆焊层组织为板条马氏体加残余奥氏体。回火态堆焊层的硬度和耐磨性同于焊态堆焊层，回火态堆焊层的抗热疲劳性能也好于焊态堆焊层。     

现代抗疲劳制造应用技术研究与发展

对近年来国内外在抗疲劳制造技术方面的研究和进展作了综述,重点分析了机械喷丸、高压水射流喷丸及激光冲击处理技术对构件疲劳性能提高的机理.基于"无应力集中"抗疲劳概念的理论模型,指出先进的表面完整性加工,尤其是表面改性可显著提高疲劳性能.对今后抗疲劳制造技术研究的重点提出了见解.     

球铁轧辊材料的热疲劳断裂及强化

通过试验和断口分析分析了球铁材料的热疲劳机理,研究了热轧轧辊破坏的行为和规律。对试样进行了喷丸处理,进而探讨了球铁材料的强化机制和抗疲劳技术。     

滚子链链板的喷丸强化工艺试验研究

通过对两种链板进行喷丸强化处理，研究了不同喷丸参数对疲劳性能的影响，并根据试验研究结果提出了链板喷丸处理工艺参数的选择方案     

40Cr钢表面改性处理及磨损性能研究

目的为了改善矫直辊合金钢表面的耐磨性，提高钢筋矫直辊的使用寿命．方法采用激光和等离子弧淬火表面硬化技术对合金钢40Cr进行表面处理。并将其与Q235配副在销盘式摩擦试验机上进行了摩擦磨损试验。通过干摩擦和切削液润滑的对比试验，进一步研究在润滑条件下的磨损机理．结果激光硬化处理的表面耐磨性最好；等离子弧淬火能够有效地改善材料表面硬度和耐磨性，采用水基切削液润滑能够大大提高合金钢表面耐磨性能．结论采用等离子弧淬火技术处理的合金钢表面的耐磨性能略差于经激光硬化处理的表面，在干摩擦条件下平均磨损率是激光处理的2倍，但是优于常规淬火的情况．可以采用等离子弧淬火技术和水基切削液润滑可以提高40Cr合金钢表面的耐磨性能。     

燃烧器喷嘴材料热疲劳性能和高温氧化性能研究

采用对比试验方法,通过热疲劳裂纹扩展速率和氧化增重试验,研究了燃煤锅炉燃烧器喷嘴常用的两种材料的热疲劳性能和高温氧化性能,结果表明,铬、锰、硅等元素含量高的新材料ZG40Cr26Ni4Mn3NRe的热疲劳性能和抗高温氧化性能均明显优于原燃烧器喷嘴材料ZG40Cr20Ni5.材料的抗热疲劳性能在很大程度上取决于材料的抗高温氧化性能,热疲劳裂纹在表面缺陷处最易出现,热循环过程中氧化膜的形成和破裂加剧了热疲劳裂纹的萌生和扩展.