目的闡明噴丸強(qiáng)度對316不銹鋼疲勞壽命的影響機(jī)制。方法不同噴丸強(qiáng)度處理的316不銹鋼試樣經(jīng)化學(xué)腐蝕后,利用光學(xué)顯微鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)的變化。采用白光干涉儀、維氏顯微硬度測量系統(tǒng)、X射線應(yīng)力分析儀等,分析噴丸處理前后316不銹鋼試樣的表面輪廓、表面粗糙度、顯微硬度以及殘余應(yīng)力等的變化。利用疲勞試驗機(jī)測得噴丸處理前后316不銹鋼試樣的拉伸性能和疲勞壽命。結(jié)果噴丸處理后,試樣表面粗糙度明顯增加,隨著噴丸強(qiáng)度的增大,表面粗糙度S_a由0.04μm增至6.73μm。此外,噴丸處理后,產(chǎn)生了從表層到材料基體的微結(jié)構(gòu)梯度,隨著噴丸強(qiáng)度的變化,表面變形層的厚度位于110～290μm之間。噴丸過程中產(chǎn)生了加工硬化現(xiàn)象,并且引入了一定深度的殘余壓應(yīng)力層。隨著噴丸強(qiáng)度的增大,噴丸處理試樣顯微硬度的最大值由356HV_0.1增至435HV_0.1,殘余壓應(yīng)力的最大值由-633 MPa增至-750 MPa。與未噴丸試樣相比,噴丸處理改善了材料的力學(xué)性能和疲勞特性,噴丸試樣的塑性應(yīng)變幅值降低,疲勞壽命明顯增加。結(jié)論噴丸處理能夠有效地改善316不銹鋼的綜合力... 

【文章來源】：表面技術(shù). 2020,49(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

疲勞試樣外形尺寸圖

不同噴丸強(qiáng)度下，316不銹鋼的表面輪廓曲線如圖2a所示。噴丸處理過程中，表面因丸粒撞擊產(chǎn)生彈坑，發(fā)生塑性變形，表面輪廓曲線呈現(xiàn)上下波動的特點。表面粗糙度的變化如2b所示，其中Sa選定區(qū)域內(nèi)各點高度絕對值的算術(shù)平均值[15]。由圖2a可以看出，噴丸處理后，試樣表面起伏程度明顯增加。由于丸粒撞擊試樣表面的速度和能量隨著噴丸強(qiáng)度的增大而增大，在總體趨勢上，試樣表面產(chǎn)生的彈坑尺寸也隨之增大[16]。噴丸處理后，試樣SP 2的表面起伏程度最小，并且彈坑底部較為平緩。試樣SP 3相對試樣SP 1起伏程度增加，彈坑底部變的尖銳。由圖2b可知，隨著噴丸強(qiáng)度的增大，試樣表面粗糙度Sa先增加、后減小、再繼續(xù)增加，存在一個最小值，即試樣SP 2的表面粗糙度值最小，為5.29μm。粗糙度的增大使材料表面的應(yīng)力集中效應(yīng)明顯增強(qiáng)，加快了疲勞裂紋的萌生，這在一定程度上阻礙了疲勞壽命的提高。2.1.2 微結(jié)構(gòu)

從圖3可以看出，由于強(qiáng)烈塑性變形，在光學(xué)顯微鏡下很難觀察到表層組織晶界。噴丸處理后，試樣的微結(jié)構(gòu)大致可分為3個區(qū)：晶粒細(xì)化區(qū)Ⅰ、過渡區(qū)Ⅱ、未影響區(qū)Ⅲ。由圖3可知，隨著噴丸強(qiáng)度的增大，晶粒細(xì)化層和過渡層的厚度均增加，即塑性變形層的厚度隨噴丸強(qiáng)度的增大而增加。其中試樣SP 3的塑性變形層厚度最大，約為290μm；試樣SP 1的塑性變形層厚度最小，約為110μm。此外，噴丸處理后，表層的部分晶粒中產(chǎn)生了大量的滑移帶，隨著噴丸強(qiáng)度的增大，滑移帶的數(shù)量增加，并且變得更加明顯，部分晶粒中出現(xiàn)交叉滑移。噴丸處理引起變質(zhì)層內(nèi)的位錯密度增加，滑移帶的數(shù)量增多，增加了可動位錯在晶粒內(nèi)移動的阻力，阻礙了位錯在交變載荷下的往復(fù)滑移，延緩了裂紋在變質(zhì)層內(nèi)的萌生和擴(kuò)展，這在一定程度上延長了疲勞壽命。2.1.3 顯微硬度

【參考文獻(xiàn)】：
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