喷丸强度对不同粗糙度表面超高强度钢疲劳性能的影响-论文.pdf

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Vo1．47No．8Aug．2014喷丸强度对不同粗糙度表面超高强度钢疲劳性能的影响吴凌飞，王强，张志刚，龙旭(1．中航工业北京航空材料研究院第五研究室，北京100095；2．中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司，湖南长沙)[摘要]不同方式加工的高强度钢零件具有不同的表面状态，对其采用相同的喷丸工艺是否合理尚不明确。对不同表面粗糙度23Co14Ni12Cr3MoE超高强度钢作不同强度的喷丸强化。采用扫描电镜及白光干涉仪观察了啧丸试样的表面形貌，采用金相显微镜观察喷丸试样的表面组织，采用旋弯疲劳试验机测试了喷丸试样的疲劳性能，采用x射线衍射残余应力测试仪测试喷丸试样的残余应力。研究了喷丸强度对不同表面粗糙度超高强度钢的表面组织、形貌、残余应力场及疲劳性能的影响。结果表明：喷丸过程可以细化表面组织，引入残余压应力场，改变表面形貌特征，从而引起表面应力集中状况的改变，其改善效果与原始表面状态有关；对于初始表面粗糙度R≤0．4m的表面，喷丸强化过程能有效提高材料的疲劳寿命，促使疲劳裂纹源内移；随表面粗糙度的提高，当应力集中状况过于严重时，表面组织细化和残余压应力对疲劳性能的提升作用会被抑制，喷丸工艺对疲劳寿命的提升效果大幅下降，疲劳裂纹源均位于表面。[关键词]超高强度钢；喷丸；喷丸强度；表面状态；表面形貌；残余应力；疲劳性能[中图分类号]TG668[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2014)08—0046—050前言地损失大量的疲劳强度。以往对超高强度钢喷丸强化的研究主要关注材料表层组织和残余应力场受喷丸强在特定条件下，材料需具备一定的疲劳强度，才能化影响的改变，但就喷丸过程对材料表面形貌的改变满足应用需求，但材料强度的提升会使其应力集中敏研究较少，对喷前材料表面状态对喷丸强化效果的影感性增大。喷丸强化可引入残余压应力，从而提升材响的研究则更少。而实际中往往不同位置的零件采用料的疲劳性能，有效改善应力集中问题，如：GH4169合不同的加工方式，具有不同的喷前表面形貌，对其采用金喷丸强化后，表面形成了厚1．2mm、由位错和孪晶相同的喷丸强化工艺是否合理并无定论。本工作结合引起的弹塑性变形层，抗塑性变形能力得到提高，进而23Co14Ni12Cr3MoE的服役情况，分析了不同初始表面提高了材料的疲劳性能⋯；23Co14Ni12Cr3MoE钢喷丸状态下喷丸强度对其表面组织、形貌和残余应力场的后，内部形成了大量位错和形变带，从而引入残余压应影响；讨论了喷丸强度对提升疲劳性能的影响。力场。而“喷丸强化控制”可通过控制喷丸过程，平衡材料抗疲劳性能的提升和抑制，从而获得最佳提升1试验效果。23Co14Ni12Cr3MoE是一种新型超高强度钢，具备1．1基材前处理超高的抗拉强度，同时具有很好的断裂韧性，主要用于23Co14M12Cr3M0E钢的名义化学成分(质量分代替300M低合金超高强度钢用于飞机起落架等关键数，％)：0．2300C，11．7300Ni，13．8500Co，3．1300Cr，零件’。。但加工过程会引入应力集中作用，不可避免0．1000Si，0．1000Mn，0．0135A1，0．010OTi，余量Fe，其力学性能：or0．2=1650MPa，orb=1970MPa，=[收稿日期]2014—03—1015％，=69．5％，K=123MPa·m。热处理如下：[通信作者]吴凌飞(1987一)，硕士，助理工程师，主要研究方向为表面强化，电话：010—62497263，正火(900oC，3．0h，空冷)一高温回火(680oI=，16．0h，E—mail：lfwugentle@hotmail．com空冷)一淬火(885c【=，1．5h，油冷)一冷处理(一73c【=， Vo1．47No．8Aug．2014喷丸工艺时，应当根据材料的表面状态选取合适的喷高玉魁．超高强度钢喷丸表面残余应力在疲劳过程中的丸强化工艺。松弛规律[J]．材料热处理学报，2007，28(B08)：102～105．3结论高玉魁．喷丸强化对23Co14Ni12Cr3MoE钢疲劳性能的喷丸会引起材料表面层组织细化，引人残余压应影响[J]．材料热处理学报，2007，28(6)：75～77．CurtisS，DelosRiosER，RodopoulosCA，eta1．Analysis力场。喷前表面状况是影响喷丸强化效果的重要因oftheefectsofcontrolledshotpeeningonfatiguedamageof素，喷丸强度对不同的表面粗糙度23C0l4Ni12Cr3MoEhighstrengthaluminiumalloys[J]．InternationalJournalof超高强度钢的喷丸效果不同：表面≤0．4m时，喷Fatigue，2003，25(1)：59～66．丸可大幅提高其疲劳寿命，但提升效果受喷丸强度的柳木桐，刘建华，钟平．超高强度钢耐腐蚀性能研究进影响较小；表面R=3．0～3．6m时，受限于应力集展[J]．科技导报，2010，28(9)：112—115．中，喷丸强化对材料疲劳性能的提升效果甚微。R=WangL，JiangL，ZhuM，eta1．Improvementoftoughness1．6—2．0m时，低喷丸强度对材料的疲劳性能改善ofultrahighstrengthsteelAerMet100[J]．JournalofMate—不明显，随着喷丸强度的增大，改善效果提升，应力集rialsScienceandTechnology—Shenyang，2005，21(5)：中系数逐渐降低，疲劳模式向应力疲劳模式转变，此710—714．时，晶粒细r化L和残余应rL力场rL的增益效果起rL主导r作L用，材rLr高L玉魁．高强度钢喷丸强化残余压应力场特征[J]．金属2345678料的疲劳性1J能显著提1J升。由1J此可见，不]同j粗糙]J度的表1J1热J处理，2003，28(4)：42—44．YaoC，WuD，JinQ，eta1．Influenceofhigh—speedmilling面应采用不同的喷丸强度，才能有效提高其疲劳性能。parameteron3Dsurfacetopographyandfatiguebehaviorof[参考文献]TB6titaniumalloy『J]．TransactionsofNonferrousMetals[1]宋颖刚，高玉魁，陆峰，等．GH4169合金喷丸强化层组SocietyofChina，2013，23(3)：650～660．织结构研究[J]．金属热处理，2010，35(9)：94—97．[编校：严灿]西安华钊电子油科技有限公司新型环保电接触表面润滑保护材料西安华钊电子油科技有限公司是专业从事电接触表面的性和使用寿命。三防、润滑、保护材料研制和销售的高新技术企业。同时代降低贵重金属金、银、锡消耗的有效途径当镀层特别是销荏原优吉莱特(上海)贸易有限公司的电镀添加剂。镀金层减薄到一定厚度，并在其表面涂敷相应的润滑保护剂公司主导产品适用于各种金属和非金属的导电、非导电表时，能得到与减薄前相同的效果，甚至更佳。面，适用于航空航天、电子、邮电、通讯、汽车、家用电产品一览衰器、机械加工、文物保护、首饰、工艺美术品、刀具、模具、量具、五金配件、乐器、纺织等行业。类别脂状油性水溶性溶剂型产品通过瑞士通标标准技术服务有限公司SGS检测，符合型号Z．92O3YJ．9201金SJ．2004金11589金、LX-9206锡欧盟ROHS指令要求，通过许多军工、民用企业的检测和测各种镀层YX．9202SY-9805银银LX-2006锡Z-9203—1锡合金ST．2003铜LJ．9204金层LN．9402镍试，实际使用效果良好。高档产品表现在：各种镀层YT．2002铜SX-2002锡LY．9205银铝锌1．环保型产品不含1-1-1三氯乙烷，种类齐全，脂状、油锡合金SN．2006LY-9308-1银TL．7各种性、溶剂型、水溶性型四大类。G．310各种镍、铝、LY-9808银镀层2．军用产品通过GJB1217_91耐高温寿命试验。(试验镀层锌合金LT-9307-1铜温度200—203℃。时间1000h)。T-9807铜、三元合金3．军用产品镀银工件1％}(，S可通过50—3OOrnin以上不变色，20ppmHS中96h不变色。温度一60—100℃、一60～120℃、一55—260℃电接触表面润滑保护剂系列产品主要功能和特点是：单价200—2000域200—2000元，kg稳定接触电阻使电接触表面处于润润保护下，避免或极大减轻了操作使用和周围环境对其产生的不良影响，从而有单位名称：西安华钊电子油科技有限公司效地保证电接触，且不影响电器元件的导电性、绝缘性及高电话：(O29)8823684688258726频性能。地址：(710065)西安市电子10O号信箱生产力大厦612室显著的防潮、防腐蚀、防盐雾作用较好地解决了镀银层总经理：杨双堂13669250885硫化、镀金层微孔电化学腐蚀、镀锡及其合金层的氧化等问联系人：杨会敏13991809567杨会利13609118168题，有效提高有色金属表面的抗腐蚀能力，且不影响可焊性。良好的润滑作用使电接触表面之间的摩擦系数降低，公司网址：WWW．xahuazhao．com动作分离力减小，从而抑制磨损，提高了电接触表面的可靠E—mail：yanghuimin@vip．sohu．net