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首页> 中文会议>第十四届切削与先进制造技术学术会议 >奥氏体不锈钢超声振动滚压表面强化实验研究

奥氏体不锈钢超声振动滚压表面强化实验研究

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摘要

对重要机械构件进行表面改性及强化对于改善材料表面性能,提高零件表面耐磨性、抗疲劳性及延长其使用寿命等具有重要意义.本文以奥氏体304不锈钢为研究材料，在自主研发的实验系统平台上进行超声滚压强化加工工艺及机理实验研究。结果表明：(1)与常用的球形滚压头相比，具有合理弧度的弧面柱形滚压头能获得更好的表面强化效果并改善滚压加工过程中的粘刀现象。(2)USRP表面改性及强化加工可以显著提高试样的硬度，经过USRP加工后，试件表面发生塑性变形，引起材料内部晶粒细化，随试件深度增加，细化晶粒尺寸也随之变大，从而对应硬度随深度逐渐变小，达到一定深度后硬度值不再变化，说明经过USRP加工后，在试件表面形成了一定厚度的硬化层，这是晶粒细化和加工硬化两种效应共同作用的效果，经显微硬度计测量经过USRP后的试样表面显微硬度最高提高到515HV，提高了70%以上。(3)USRP加工中，高频振动通过滚压工具头传递到试件表面，使试件表层材料产生较大的弹塑性变形，弹塑性变形引起材料内部的塑性流动，从而将试件表面的“谷”被“峰”填充，从而有效减小试样的表面粗糙度数值。与传统磨光工艺相比，经过USRP加工后的试样表面粗糙度Ra值可以达到0.15um左右。(4)USRP加工中，材料表面产生强塑性变形，从而导致表面原始晶粒被打碎细化，达到细化晶粒的效果，形成较高强度，较高硬度，良好延展性与韧性的非晶纳米晶层。超声振动使材料表面产生的非晶纳米晶层更加均匀，获得的改性层质量更高，匹配合理的加工参数和滚压道次可以达到十分理想的强化加工效果。

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