采用機(jī)械滾壓對A473M馬氏體不銹鋼軸套材料進(jìn)行表面處理,研究滾壓工藝對其力學(xué)性能的影響。采用SEM、白光干涉儀、X射線衍射儀、顯微硬度計(jì)、EBSD、拉伸試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)分別對試樣表面形貌、表面粗糙度、殘余應(yīng)力、顯微硬度、拉伸性能和疲勞性能進(jìn)行系統(tǒng)表征。結(jié)果表明:滾壓加工試樣表面的粗糙度明顯降低,僅為車削加工的1/5;滾壓加工在材料近表面引入殘余壓應(yīng)力,其值最高可達(dá)946 MPa,沿深度方向逐漸減小,殘余壓應(yīng)力層深度約為200μm,表面硬度提高30%左右,硬度影響層深度可達(dá)200μm;抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長率分別提升了40%,22%和8%,疲勞壽命由基體材料的5.4×10⁴周次提高到1×10⁷周次。采用滾壓加工后材料的力學(xué)性能明顯提升,疲勞壽命顯著增加。 

【文章來源】：材料工程. 2020,48(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

疲勞載荷波形示意圖

滾壓加工可顯著降低工件表面粗糙度,提高尺寸精度和適配性[12-13]。材料表面粗糙度對疲勞性能的影響尤為顯著[14],與試樣的疲勞壽命成反比。圖3為車削和滾壓加工試樣表面形貌。由圖3(a)可以看出,經(jīng)過磨削加工后的試樣表面有清晰的車削刀痕,峰、谷密集,峰多呈尖銳狀。經(jīng)過滾壓加工后的試樣表面形貌明顯光滑,刀痕消失,僅有些許犁溝,如圖3(b)所示。這是由于在滾壓過程中,在外界壓力作用下材料的塑性流動使得峰谷之間平衡互補(bǔ),從而降低表面粗糙度。表1為車削和滾壓加工試樣的表面幾何形貌參數(shù)。其中,Rq為輪廓方均根值,Rz為輪廓最大高度,Rt為最大峰谷值,Ra為表面粗糙度。由表1可知,滾壓加工后的表面粗糙度明顯降低。EI-Haddad等[15]研究得到表面粗糙度和疲勞極限應(yīng)力的關(guān)系式為:

顯微硬度是反映材料的結(jié)合強(qiáng)度、抵抗變形能力和抗破壞能力。圖5為車削和滾壓加工試樣截面顯微硬度分布曲線�？梢钥闯�,滾壓加工的硬化層深度在200 μm左右,與殘余壓應(yīng)力層深度吻合,最大顯微硬度可達(dá)396HV0.1。車削加工顯微硬度的影響深度比滾壓加工淺很多,僅為20 μm,且遞減率更大,最大顯微硬度為301HV0.1。滾壓加工后顯微硬度的提高對疲勞性能的影響也很大,如式(5)[21]所示。ΔΚ th =C 1 (Η V +C 2 )( area ) 1/3 (5)

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3334343