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不同材料零件的喷丸强化

发布时间:2018/01/11 点击量:
    高强度钢 由抛丸/喷丸强化引进的残余压应力是终极拉应力强度的一个百分比,该比率随着零件材料本身强度/硬度增加而增加。高强度/硬度的金属更脆,且对表面缺陷更敏感。对其进行抛丸/喷丸强化,能让这些高强度金属可以应用在易发生疲惫的工作条件下。飞机起落架通常设计的疲惫强度为300 ksi (2068 MPa),结合抛丸/喷丸强化。 没经过抛丸/喷丸强化的,机加工后的钢制零件在硬度为30 HRC.左右能取得最佳的疲惫属性。如材料强度/硬度超过这个水平,其疲惫强度会由于对表面缺口的敏感性和脆性增加而降低。通过导进的压应力,疲惫强度与增加的强度/硬度成比率进步。当材料硬度为52 HRC,强化后的疲惫强度可达144 ksi (993 MPa),比未经过强化的同样材料抗疲惫强度增加了2倍多。 利用抛丸/喷丸强化改善高强度/硬度零件的典型应用包括对扳手和冲击工具等。此外,表面的浅刮痕对于经过抛丸/喷丸强化的高强度钢的疲惫强度影响不大,而对于未经强化的则破坏性很大。 渗碳钢 渗碳和渗氮都是热处理过程,能让钢表面具有非常高的硬度。通常在55~62 HRC。渗碳钢强化的好处在于: ·在~200 ksi (1379 MPa)或更高的高应力水平下,能提供卓越的疲惫属性 ·减少表面晶格间因氧化而造成渗碳异常情况 对于完全渗碳和渗氮处理过的零件,要取得最佳的抗疲惫属性,建议使用硬度为55-62 HRC的丸料。 脱碳钢 脱碳是在热处理过程,铁合金表面碳含量减少。脱碳会降低高强度钢(240 ksi, 1650 MPa 或以上)的疲惫强度70-80%;能降低低强度钢(2140-150 ksi, 965-1030 MPa)的疲惫强度45-55%。脱碳对于疲惫属性的破坏力与脱碳层深度并无特别的关系。脱碳层在0.003英寸深度,其破坏力与0.030英寸深度是一样的。 强化工艺被证实为一种有效的方法,能恢复大部分由于脱碳过程损失的疲惫强度。由于多数零件的脱碳层不轻易确定,所以当怀疑零件有脱碳情况时,建议对其进行强化处理以确保零 件完好的抗疲惫属性。假如一个高硬度(58+ HRC)齿轮在强化后,表面呈现异常的严重凹陷,这可能被怀疑有脱碳存在。脱碳还经常伴有残余奥氏体的不良冶金状态。通过冷加工的抛丸/喷丸强化,能减少残余奥氏体百分比。 奥贝球铁 改善过的奥贝球铁在一些工程领域,能替换铸钢、铸件、焊接件。它具有优良强重比和耐磨性。奥贝球铁在某些高强度应用条件下,也能取代铝,它的密度是铝的2.5倍,而强度则是铝的3倍以上。通过抛丸/喷丸强化,该材料的弯曲疲惫强度还能进步75%。某些等级的奥贝球铁经强化后,能媲比用于齿轮制造的渗碳钢。 铸铁 近年来,球墨铸铁件的需求逐年增加,由于它具有相对较高的抗疲惫载荷性能。球墨铸铁件通常是没经过机加工,用于需承受载荷应力工作状况下。铸件表面存在的缺陷,如气孔、浮渣、片状石墨等都会相当程度地减低未经机加工的珠光体球铁疲惫属性。根据铸铁件表面的缺陷状况,零件疲惫极限严重的,会降低40%之多。 抛丸/喷丸强化能改善表面存在小缺陷的铸铁件之疲惫属性。比如,柴油机缸体内衬护板件。在试验中使用了最大的强化强度,疲惫极限低于完全机加工过的零件样本疲惫极限6%左右。假如没有经过强化,疲惫极限低于完全机加工过的零件样本疲惫极限20%。此外,从外观看,经过强化的铸铁件表面呈现抛光效果,光泽、光滑。 铝合金 传统的高强度铝合金(2000系列和7000系列)由于其具有高强重比,早已普遍应用在航空领域。以下一些铝合金材料在航空/航天制造业方面的应用也逐渐增加,抛丸/喷丸强化工艺对其也具有很好的效果: ·铝锂合金 (Al-Li) ·等向性金属基复合材料(MMC) ·铸铝 (Al-Si) 钛 高周疲惫(HCF) –钛高周疲惫,比较了高性能欧洲赛车上所用的钛合金连杆之疲惫属性。通过抛丸/喷丸强化,钛合金连杆比钢制连杆,重量减轻了40%而疲惫极限则增加了20%。肽材料低周疲惫(LCF)最常见的应用是对于旋转涡轮发动机零件(如涡轮盘、转子、轴),这些零件在抛丸/喷丸强化后能进步耐用性。每一次的腾飞和降落视为一个循环次数。 低周疲惫(LCF) – 高周疲惫断裂失效与低应力水平相关,低周疲惫断裂失效与高应力水平相关。 对一个旋转发动机零件上的燕尾槽进行抛丸/喷丸强化后的结果。有2条未经强化的基准载荷曲线。使用了抛丸/喷丸强化后,循环疲惫曲线明显改善。 镁 镁合金通常不需要进行抗疲惫处理。但假如考虑到降低重量,改善零件强-重比的时,利用抛丸/喷丸强化能进步零件25-35%的疲惫强度。 粉末冶金 公道的强化能延长合金烧结钢耐疲惫极限22%。汽车零件如齿轮、连杆是粉末冶金材质进行强化的典型应用,特别对于高密度的粉末冶金铸造件,强化以进步疲惫属性非常有效。通过抛丸/喷丸强化,使表面致密化,能极大地进步疲惫极限度,特别适用于长期处于弯曲疲惫服役条件下的零件。(end)
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