为提高不锈钢40Cr圆钢渗氮层的质量和耐磨性能,提出并采用激光冲击增强渗氮的方法,进行了不同处理状态试样的磨损性能试验,以及影响不锈钢40Cr圆钢疲劳寿命的主要因素分析。
不锈钢40Cr圆钢厂家的科研人员采用XRD、SEM对不锈钢40Cr圆钢的微观组织进行分析,并探讨激光冲击增强渗氮的机理。与渗氮相比,激光冲击波处理后渗氮不锈钢40Cr圆钢的比磨损率为9.47×10-15m3/Nm,降低了50%,其表面显微硬度提高了12%;激光冲击波作用使不锈钢40Cr圆钢表层材料产生高密度位错,甚至细化晶粒,从而在渗氮过程中增加了扩散通道,使更多的N原子间隙固溶到α-Fe中,对渗层起到了固溶强化的作用;形成的渗氮层微观组织致密,无缺陷,大量氮化物沿晶界高度弥散均匀分布,起到弥散强化的作用,从而提高了不锈钢40Cr圆钢耐磨性能。影响不锈钢40Cr圆钢疲劳寿命的主要因素是疲劳破坏部位的表面完整性,主要涉及表面的粗糙度、冷作硬化程度及残余应力状况,当前针对LSP处理后表面完整性的研究以及残余应力场的研究为主,对表面粗糙度的关注较少;此外,拓展激光冲击波在其他领域的应用同样有着重要意义。
利用激光系统在约束模式下产生的峰值压力高达数个GPa的冲击波,从理论和实验出发,开展了激光冲击波强化铝合金的表面完整性研究,对LSP处理后金属表面粗糙度的变化规律做了系统的研究,并通过模拟和实验的方法,在光斑尺寸和激光冲击波压力脉冲上对LSP工艺参数进行了优化。激光冲击后,不锈钢40Cr圆钢的抗疲劳寿命通过残余压应力的出现和位错密度的增大来提高。
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