基于压痕理论的超高压射流喷射强化304钢表面特性研究

目的 高压纯水射流喷射冲击金属表面可以提高材料的力学性能,延长其使用寿命,研究射流喷射过程中金属表面特性有助于掌握关键影响参数,为工业应用提供支撑。方法 基于压痕断裂理论推导纯水射流喷射强化金属表面压痕方程式,采用数值模拟进行验证,并使用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、显微硬度计及μsoft analysis软件对射流冲击强化后的304钢进行试验分析,采用单因素法及正交试验法考察超高压水射流压强、靶距和横移速度3个因素对射流冲击强化304钢微观特性及表面质量的影响规律。结果 在水射流冲击强化304钢表面的过程中,压痕深度与射流压强及靶距直接相关,射流冲击可以有效改善金属表层微结构及应力分布,其强化层与剥落层的分界不明显,材料表面的微观形貌在射流压强改变时变化最大。结论 高压纯水射流对304钢的表面强化效果显著,但过高的射流能量会对材料表面造成严重的剔除效果。3个因素对表面粗糙度影响的主次顺序为：射流压强、靶距、横移速度,对表面硬度影响的主次顺序为：射流压强、靶距、横移速度。