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第 1 卷
2013 年
12 月刊
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培训专栏


第 1 卷- 2013 年 12 月刊
使用X射线衍射评估抛喷丸强化中的应力和硬度



图1:抛喷丸强化CK45在正火、标准、淬火+回火及淬火条件下、在维氏硬度和FWHM值方面的残余应力分布和变化 (Scholtes B., Macherauch E., Z Metallkde 77 (1986) 322)


Markus Laakkonen

  抛喷丸强化工艺的主要优势为表面或表面之下形成较高的压应力状态。这可提高材料的抗疲劳断裂、抗腐蚀疲劳、耐应力腐蚀、抗氢致开裂等的性能。其他改变和影响抛喷丸强化部件性能的属性为表面的粗糙度和硬度。残余应力可大致分为宏应力和微应力。检查抛喷丸强化时,应特别注意宏应力,但是微应力(硬度)对疲劳强度也具有重要影响。
  X射线衍射法是测量残余应力的常规方法。X射线的穿透深度约为5-10µm。使用X射线衍射法测量表面应力需要通过电解抛光和重复的X射线测量连续去除材料。通常,深度约0.1–0.3mm的表面之下具有最大残余应力。要找到最大应力,就需要测量残余应力的深度分布。通过测量可得出的另一重要的值为X射线衍射峰的半最大值全宽度(FWHM,有时也称为HW)。FWHM与强度密切相关,因此材料越硬,衍射峰越宽,FWHM值越高。
  在抛喷丸强化工艺中,材料的硬度会随着进行抛喷丸强化之前结合材料的硬度而增加或减少。材料硬度约在50 HRC以上时,材料加工就可软化;若硬度约在50 HRC以下,材料加工就需要硬化。抛喷丸强化工艺可软化和硬化钢材,此在中间硬度范围内。
  图1显示抛喷丸强化层中的微硬度和FWHM分布。这些图表显示抛喷丸强化表面显微硬度测量得出的硬度比FWHM值预期得出的更高,抛喷丸强化表面可降低压痕尺寸的高流体静压状态可对此作出解释。因此,与无较高的压缩应力的表面相比,显微硬度测量得出的硬度更高。加工软化主要与较低的能量级别中位错的重排有关,与疲劳软化方式相同。抛喷丸强化导致的表面温度升高会影响相同方向上的位错,有助于位错的移动。

如有疑问,请联系:markus1@mfn.li



培训专栏
作者:Markus Laakkonen,MFN官方培训师
更多信息,请参见 www.mfn.li/trainers
 
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