采用超声表面滚压处理（USRP）技术对45钢表面进行强化处理，通过表面形貌和表层显微组织观察、表面粗糙度和摩擦磨损性能测试，研究了USRP对该钢摩擦学性能的影响及机理。结果表明：USRP试样的表面粗糙度由未处理试样的3.2 μm降低到0.23 μm；显微组织得到了细化，晶粒取向趋于随机分布，有大角度晶界出现；表面显微硬度比未处理试样的提高约56%，强化层厚度达到400 μm；USRP试样的摩擦因数小于未处理试样的，磨损量为未处理试样的1/4；未处理试样磨损过程中表面材料呈“片块状”脱落，磨损机制为黏着磨损，USRP试样磨损表面上存在犁皱形成的沟槽，磨损机制为磨粒磨损。

所属栏目

材料性能及应用国家自然科学基金资助项目（51565017）；江西省自然科学基金资助项目（2012BAB206026）；江西省教育厅资助项目（GJJ14424）

收稿日期

2017/1/12017/6/13

作者单位

张飞:江西理工大学机电工程学院, 赣州 341000
赵运才:江西理工大学机电工程学院, 赣州 341000

备注

张飞(1988-),男,安徽阜阳人,硕士研究生

引用该论文:

ZHANG Fei,ZHAO Yuncai.Influence of Ultrasonic Surface Rolling Processing on Tribological Performance of 45 Steel and Its Mechanism[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(8):44～48
张飞,赵运才.超声表面滚压处理对45钢摩擦学性能的影响及机理[J].机械工程材料,2017,41(8):44～48

参考文献

【1】

屈晓斌,陈建敏,周惠娣,等.材料的磨损失效及其预防研究与发展趋势[J].摩擦学学报,1999,19(2):182-192.

【2】

张剑锋,周志芳.摩擦磨损与抗磨技术[M].天津:天津科技翻译出版公司,1993.

【3】

WANG T,WANG D P, LIU G, et al. Investigations on the nanocrystallization of 40Cr using ultrasonic surface rolling processing[J].Applied Surface Science,2008,255(5):1824-1829.

【4】

李金桂.表面工程学研究[J].表面技术,1996,25(6):1-6.

【5】

DAI K, SHAW L. Analysis of fatigue resistance improvements via surface severe plastic deformation[J].International Journal of Fatigue,2008,30(8):1398-1408.

【6】

BAIUSAMY T, KUMAR S, NARAYANAN T S N S. Effect of surface nanocrystallization on the corrosion behavior of AISI409 stainless steel[J].Corrosion Science,2010,52(11):3826-3834.

【7】

GOU B L,JIE C D, LIN G. Friction and wear behaviors of nanocrystalline surface layer of medium carbon steel[J].Tribology International,2010,43(11):2216-2221.

【8】

梁健,岳文,孙建华,等. 超声表面滚压处理铝合金钻杆的高温摩擦学性能[J].中国表面工程,2016,29(5):129-137.

【9】

陆晓峰,廖明刚,朱晓磊,等. 表面纳米化处理对Cr5Mo钢流动加速腐蚀性能的影响[J].机械工程材料,2014,38(5):66-70.

【10】

宋宁霞.超声金属表面纳米化及摩擦磨损性能研究[D]. 天津:天津大学,2007.

【11】

AHN D, HE Y, WAN Z, et al. Effect of ultrasonic nanocrystalline surface modification on the microstructural evolution and mechanical properties of Al5052 alloy[J]. Surface & Interface Analysis, 2012, 44(11/12):1415-1417.

【12】

王伟.超声表面纳米化对低合金钢摩擦磨损性能研究[D].青岛:中国石油大学,2011.

【13】

王炳英,尹宇,侯振波,等. X80钢超声表面滚压加工残余应力场的有限元模拟[J].机械工程材料,2015,39(9):80-83.

【14】

刘洁.超声滚压加工对改善金属表面性能的研究[D].青岛:青岛科技大学,2013.

【15】

陈心淇. 表面粗糙度对零件耐磨性能的影响[J].计量与测试技术,2005,32(7):7-8.

【16】

WU X, TAO N, HONG Y, et al. Microstructure and evolution of mechanically-induced ultrafine grain in surface layer of Al-alloy subjected to USSP[J].Acta Materialia,2002,50(8):2075-2084.

【17】

路军,靳丽,曾小勤,等.大塑性变形材料及变形机制研究进展[J].铸造工程,2008(1):32-36.

【18】

LIU G, LU J, LU K. Surface nanocorystallization of 316L stainless steel induced by ultrasonic shot peening[J]. Materials Science and Engineering A,2000,286:91-95.

【19】

TAO N R, WANG Z B, TONG W P, et al. An investigation of surface nanocrystallization on mechanism in Fe induced by surface mechanical attrition treatment[J]. Acta Materialia, 2002,50(18):4603-4616.

【20】

HUANG J Y, ZHU Y T, JIANG H, et al. Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening[J]. Acta Materialia, 2001,49(9):1497-1505.

【21】

MARA N A, SERGUEEVA A V, MARA T D,et al. Super-plasticity and cooperative grain boundary sliding in nanocrystalline Ni3Al[J].Materials Science and Engineering A,2007,463:238-244.

【22】

赵新,高聿为,南云,等.制备块体纳米/超细晶材料的大塑性变形技术[J].材料导报,2003,17(12):5-8.