本文將對(duì)?316L?不銹鋼進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理,分析噴 丸時(shí)間、彈丸直徑、振動(dòng)頻率對(duì)噴丸強(qiáng)化后材料表面的 三維形貌、粗糙度、硬度及摩擦磨損性能的影響。

1 試驗(yàn)材料及方法

1. 1?試驗(yàn)材料
試驗(yàn)用材料為?316L?不銹鋼,其名義化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)如表?1?所示。?試件為直徑?φ95 mm,厚度3mm?的圓盤(pán)。?試驗(yàn)所用彈丸為含鋯量?95% (?質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)?的高純氧化鋯珠,化學(xué)成分為:94. 8% ZrO2，5 ±0.2%Y2O3,彈丸直徑分別為?φ1.0 mm?和?φ2.4 mm。?氧化鋯珠球體圓整度好,表面光滑,有極好的韌性、耐 沖擊性,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中不碎裂。?鋯珠的耐磨性是玻璃 珠的?30 ~ 50?倍,有極高的研磨效率。

1. 2 試驗(yàn)方法 為了研究彈丸直徑對(duì)材料表面摩擦性能的影響,

本文選用直徑為 φ1. 0 mm 和 φ2. 4 mm 的彈丸進(jìn)行噴 丸試驗(yàn);為了研究噴丸時(shí)間對(duì)材料表面摩擦性能的影 響,在彈丸直徑相同、振動(dòng)頻率相同的條件下,噴射時(shí) 間分別選為 15、20、25 和 30 min;為了研究振動(dòng)頻率對(duì) 摩擦性能的影響,在彈丸直徑相同、噴射時(shí)間相同的條 件下,振動(dòng)頻率分別選為 35、40、45 和 50 Hz。

試驗(yàn)前先對(duì)試件進(jìn)行車削機(jī)械拋光處理,之后用酒精清洗試件表面和彈丸。 采用 SNC-1 型金屬材料 表面納米化試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行噴丸強(qiáng)化試驗(yàn),然后用超聲振 蕩器去除樣品表面油污。 采用 LSM700 激光共聚焦顯 微鏡觀察試件表面的三維形貌,并測(cè)量各種噴丸條件 下試件表面的粗糙度;采用 HR-150DT 洛氏硬度計(jì)測(cè) 量試件表面的洛氏硬度;采用 CFT-1 型材料表面性能 綜合測(cè)試儀測(cè)試試件的摩擦因數(shù),載荷為 50 N,加載 時(shí)間為 10 min;采用 QUNNTA FEG650 掃描電子顯微 鏡觀察磨痕的表面磨損形貌。

2?試驗(yàn)結(jié)果與討論

2. 1?噴丸強(qiáng)化后材料表面形貌

圖?1( a1?) 、( a2?)?表示車削機(jī)械拋光后原始表面光學(xué)圖和三維形貌圖。?可以看出,表面有較多的柵狀凹陷,表面粗糙度?Ra?= 10. 64 μm,洛氏硬度為?33 HRC。?a圖?1(b1?)、(b2?)表示采用彈丸直徑為?φ1. 0 mm,振動(dòng)頻 率為?50 Hz,噴丸時(shí)間?30 min?進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理后試 件表面光學(xué)圖和三維形貌圖。?可以看出,表面出現(xiàn)明顯的犁溝,說(shuō)明彈丸尺寸較小時(shí),噴丸表面以犁溝和塑 性變形為主。?表面粗糙度?Ra?= 8. 43 μm,洛氏硬度為40. 86 HRC,與噴丸前經(jīng)車削機(jī)械拋光樣品相比,粗糙度明顯減小,硬度明顯提高。 圖 1(c1 )、(c2 )表示采用彈丸直徑為 φ2. 4 mm,振動(dòng)頻率 50 Hz,噴丸時(shí)間 30 min進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理后試件表面光學(xué)圖和三維形貌圖。

可以看出,表面沒(méi)有出現(xiàn)明顯的犁溝,說(shuō)明彈丸尺寸較大時(shí),噴丸表面以塑性變形為主。?表面粗糙度?Ra?=?6.97 μm,洛氏硬度為44.26HRC,與彈丸尺寸為1.0mm?時(shí)相比,粗糙度減小,硬度增加。?這是由于經(jīng)過(guò)車削機(jī) 械拋光后,試件表面較粗糙,粗糙的表面經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化 處理后硬度提高,使得彈丸撞擊表面產(chǎn)生的凹坑尺寸 減小,因而其表面粗糙度降低?。?而且對(duì)于表面較粗 糙的試件,彈丸尺寸大時(shí)噴丸強(qiáng)化效果更明顯,硬度更 高,粗糙度更低。

2. 2?噴丸強(qiáng)化后材料表面硬度及粗糙度

圖?2?表示彈丸直徑分別為?φ1. 0 mm?和?φ2. 4 mm,振動(dòng)頻率為?50 Hz,噴丸強(qiáng)化時(shí)間分別為?15、20、30 min?時(shí)材料表面硬度分布。?可以看出,噴丸強(qiáng)化后材料表 面硬度提高,噴丸時(shí)間為?15 min?時(shí),材料表面硬度和 未噴丸時(shí)材料表面硬度相差不大,隨著噴丸時(shí)間的增 加,材料表面硬度增加;彈丸直徑為?φ2. 4 mm?時(shí)噴丸 后材料表面硬度大于彈丸直徑為?φ1. 0 mm?時(shí)噴丸后 材料表面硬度,且時(shí)間越長(zhǎng)二者差別越大,當(dāng)噴丸時(shí)間 增加到?30 min?時(shí),彈丸直徑為?φ1. 0 mm?時(shí)材料表面硬 度是未噴丸材料表面硬度的約?1. 24?倍;彈丸直徑增加 為?φ2. 4 mm?時(shí),材料表面硬度是未噴丸材料表面硬度 的約?1. 34?倍。?噴丸時(shí)間越短,彈丸直徑對(duì)噴丸強(qiáng)化材 料表面硬度影響越小。

圖3(a)表示振動(dòng)頻率為?50 Hz,彈丸直徑為φ1.0 mm?和?φ2. 4 mm,噴丸時(shí)間分別為?15、20、25、30 min?時(shí)材料表面粗糙度,圖?3(b)表示噴丸時(shí)間為15 min,彈丸直徑為?φ1. 0 mm?和?φ2. 4 mm,振動(dòng)頻率 分別為?35、40、45、50 Hz?時(shí)材料表面粗糙度。?可以看 出:1彈丸直徑對(duì)噴丸強(qiáng)化后材料表面粗糙度影響較 大,對(duì)于表面為機(jī)械拋光的試件,彈丸直徑越大,噴丸 強(qiáng)化后材料表面粗糙度越小;2隨噴丸時(shí)間的增加,材 料表面粗糙度逐漸減小,當(dāng)噴丸時(shí)間達(dá)到?30 min?時(shí),?表面粗糙度明顯減小;3振動(dòng)頻率小于?50 Hz?時(shí),表面 粗糙度變化不大,當(dāng)振動(dòng)頻率達(dá)到?50 Hz?時(shí),表面粗糙 度明顯減小。

2. 3?噴丸強(qiáng)化材料在干摩擦下的摩擦磨損性能

?圖4(a)表示彈丸直徑為φ1.0 mm,振動(dòng)頻率為?50 Hz,噴丸時(shí)間分別為?15、20、25、30 min?時(shí)材料表面 摩擦因數(shù)。?可以看出,噴丸時(shí)間小于?30 min?時(shí),對(duì)材 料表面摩擦因數(shù)影響不大,當(dāng)噴丸時(shí)間達(dá)到?30 min?時(shí),材料表面摩擦因數(shù)有所減小。?噴丸后的摩擦因數(shù) 均小于未噴丸表面的摩擦因數(shù),說(shuō)明,當(dāng)未噴丸表面較 粗糙時(shí),噴丸強(qiáng)化可以降低材料表面摩擦因數(shù),增加材 料的耐磨性。?圖?4(b)表示彈丸直徑為?φ1. 0 mm,噴丸 時(shí)間為?15 min,振動(dòng)頻率分別為?35、40、45、50 Hz?時(shí)材 料表面摩擦因數(shù)。?可以看出,振動(dòng)頻率對(duì)材料表面摩 擦因數(shù)影響相對(duì)較小,在摩擦?xí)r間為?30 s?時(shí),不同頻 率下噴丸處理后材料表面摩擦因數(shù)約為?0. 33,未噴丸 材料表面摩擦因數(shù)約為?0. 43,當(dāng)摩擦?xí)r間增加到3 min 時(shí),噴丸處理后摩擦因數(shù)與未噴丸時(shí)的摩擦因 數(shù)均增加到 0. 5,說(shuō)明此時(shí)納米層被磨破到達(dá)基體層。

圖4(c)表示彈丸直徑為φ2.4mm,振動(dòng)頻率為?50 Hz,噴丸時(shí)間分別為?15、20、25、30 min?時(shí)材料表面 摩擦因數(shù)。?可以看出,與圖?4(a)相比,噴丸時(shí)間對(duì)摩 擦因數(shù)影響較大,且噴丸時(shí)間越長(zhǎng),摩擦因數(shù)越低,當(dāng) 噴丸時(shí)間增加到?30 min?時(shí),摩擦因數(shù)明顯降低。?圖?4(d)?表示彈丸直徑為?φ2. 4 mm,噴丸時(shí)間為?15 min,?振動(dòng)頻率分別為?35、40、45、50 Hz?時(shí)材料表面摩擦因數(shù)。?可以看出,與圖?4(b)相比噴丸頻率對(duì)摩擦因數(shù)影響較 大,頻率為?35 Hz?時(shí),材料表面摩擦因數(shù)與未噴丸相比較接近,振動(dòng)頻率增加到 50 Hz 時(shí),摩擦因數(shù)明顯減 小。 說(shuō)明隨彈丸直徑的增大,噴丸時(shí)間和振動(dòng)頻率對(duì) 材料表面摩擦因數(shù)的影響增加。 彈丸直徑為 φ2. 4 mm 時(shí)納米層厚度大于相同噴丸條件下彈丸直徑為 φ1. 0 mm 時(shí)納米層厚度,從而摩擦因數(shù)減小,耐磨性提高。

2. 4?噴丸強(qiáng)化?316L?不銹鋼在干摩擦下的磨損機(jī)制?

圖?5?為不同噴丸條件下噴丸強(qiáng)化樣品與未噴丸樣 品經(jīng)干摩擦試驗(yàn)后表面磨損形貌。?可以看出,在干摩 擦條件下,噴丸樣品和未噴丸樣品的主要磨損機(jī)制均 為磨粒磨損,樣品表面出現(xiàn)許多白色的磨屑和部分脫 落片層物。?圖?5(a)為未噴丸樣品表面磨損形貌圖,可以看出,脫落片層物分層較多,且出現(xiàn)較大塊的磨屑; 圖 5(b)為彈丸直徑 φ2. 4 mm,噴丸時(shí)間為 15 min,頻 率為 35 Hz 時(shí)噴丸樣品表面磨損形貌圖,與未噴丸相 比,片層物分層相對(duì)減少,但仍有大塊磨屑脫落,與未 噴丸處理的磨損表面接近。 這是由于載荷較大,表面 納米化處理的試樣表面層經(jīng)受了嚴(yán)重的接觸應(yīng)力及摩 擦溫度作用,其組織結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化,另外,納米表 層可能已經(jīng)被部分磨穿,因而材料的耐磨性降低。 圖 5(c)為彈丸直徑 φ2. 4 mm,噴丸時(shí)間 15 min,頻率 為 50 Hz 時(shí)噴丸樣品表面磨損形貌圖,可以看出,磨屑 數(shù)量明顯減少,且磨屑尺寸均勻,無(wú)大塊磨屑出現(xiàn),脫 落片層物減少,出現(xiàn)細(xì)且淺的犁溝;圖 5(d)為彈丸直 徑 φ2. 4 mm,噴丸時(shí)間 30 min,振動(dòng)頻率 50 Hz 時(shí)噴丸 樣品表面磨損形貌圖,可以看出,磨屑為均勻的小顆 粒,脫落片層物減少,無(wú)明顯的犁溝。 表面磨粒減小的 主要原因是噴丸強(qiáng)化后在材料表面形成高強(qiáng)度和高硬 度的納米晶層,由于納米層微粒尺寸減小,所以磨損過(guò) 程中產(chǎn)生的磨屑尺寸減小,沒(méi)有整塊的脫落,從而增加 了材料的耐磨性。

3 結(jié)論
1) 對(duì)于機(jī)械拋光表面,彈丸直徑為 φ1. 0 mm 時(shí),噴丸表面以犁溝和塑性變形為主,彈丸直徑為 φ2. 4 mm 時(shí),噴丸表面以塑性變形為主。

2) 噴丸強(qiáng)化后材料表面硬度提高,隨著噴丸時(shí)間 的增加,材料表面硬度增加;彈丸直徑為 φ2. 4 mm 時(shí) 噴丸后材料表面硬度大于彈丸直徑為 φ1. 0 mm 時(shí)噴 丸后材料表面硬度,且噴丸時(shí)間越長(zhǎng)二者差別越大。

3) 對(duì)于表面為機(jī)械拋光的試件,彈丸直徑越大,噴 丸強(qiáng)化后材料表面粗糙度越小,當(dāng)噴丸時(shí)間達(dá)到 30 min, 或振動(dòng)頻率達(dá)到 50 Hz 時(shí),表面粗糙度明顯減小。

4)?彈丸直徑較小時(shí),噴丸時(shí)間和振動(dòng)頻率對(duì)摩擦因 數(shù)影響較小;彈丸直徑較大時(shí),噴丸時(shí)間和振動(dòng)頻率對(duì)摩 擦因數(shù)的影響較大。?經(jīng)過(guò)噴丸強(qiáng)化處理后,材料表面摩 擦因數(shù)均小于未噴丸樣品的摩擦因數(shù)。?隨著噴丸時(shí)間和 振動(dòng)頻率的增大,磨痕處磨粒尺寸減小且更均勻。

江蘇噴丸強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)工作室，噴丸機(jī)、噴丸強(qiáng)化設(shè)備制造廠家，提供專業(yè)的噴丸實(shí)驗(yàn)服務(wù)，批量噴丸代工服務(wù)，噴丸設(shè)備制造服務(wù)。

噴丸表面納米化工藝的研究分析實(shí)驗(yàn)

噴丸納米化：各種工件、材料表面噴丸納米化改性實(shí)驗(yàn)代做、噴丸結(jié)果檢測(cè)，改性結(jié)果分析，（材質(zhì)包括鋼材、鈦合金、鋁合金、貴重金屬、電極、核工業(yè)、船舶、航天、礦業(yè)、航空部件、特種材質(zhì)改性等）

噴丸表面粗糙度和工件表面改性的關(guān)系分析實(shí)驗(yàn)

噴丸表面粗糙度改變：對(duì)各種材質(zhì)的工件噴丸處理，改變表面粗糙度，驗(yàn)證工件在不同噴丸表面粗糙度下，性能的改變，比如耐磨損、導(dǎo)電性、硬度、涂裝效果等一系列參數(shù)，驗(yàn)證噴丸處理的可行性，同時(shí)分析不同噴丸粗糙度下，工件表面殘余應(yīng)力參數(shù)，選擇合適的噴丸工藝參數(shù)

噴丸表面改性后耐磨、硬度、晶體結(jié)構(gòu)等性能變化實(shí)驗(yàn)

噴丸表面改性：噴丸后工件表面性能的變化分析，比如耐磨、硬度、晶體結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電、抗氧化、耐高溫、韌性、抗鹽霧試驗(yàn)等性能變化實(shí)驗(yàn)，尋找合適的噴丸處理方案，達(dá)到需要的噴丸改性效果，在產(chǎn)品批量生產(chǎn)前，找到合適的表面改性處置發(fā)難和工藝技術(shù)

噴丸成形工藝分析實(shí)驗(yàn)

噴丸成形工藝分析實(shí)驗(yàn)：噴丸成形工藝是一種特殊的成形加工過(guò)程，其在航空航天工業(yè)使用廣泛，目前常用的有機(jī)械噴丸成形、激光噴丸成形、超聲波噴丸成形、旋轉(zhuǎn)拍擊噴丸工藝，本實(shí)驗(yàn)室可為各種材料噴丸成形工藝和可行性做分析

噴丸工藝有限元分析試驗(yàn)

噴丸有限元分析：在噴丸加工前，通過(guò)有限元分析軟件，對(duì)工件進(jìn)行模擬網(wǎng)格化，設(shè)置噴丸參數(shù)，通過(guò)有限元分析得出噴丸結(jié)果，然后不斷調(diào)試，得到想要的噴丸參數(shù)，避免了很多不必要的噴丸試驗(yàn)，提高效率

其他噴丸工藝技術(shù)和噴丸試驗(yàn)服務(wù)

檢測(cè)裝備  

我司獨(dú)立噴丸實(shí)驗(yàn)室裝備有專業(yè)的噴丸強(qiáng)化分析設(shè)備，擁有如下裝備：

1 硬度檢測(cè)儀

2 電子顯微鏡

3 粗超度檢測(cè)儀

4 丸料檢驗(yàn)裝備

5 噴丸強(qiáng)度檢測(cè)裝備

6 覆蓋率檢測(cè)裝備

殘余壓應(yīng)力檢測(cè) （第三方外協(xié)）

我司的殘余壓應(yīng)力檢測(cè)由我司合作伙伴加拿大PROTO位于上海的檢測(cè)中心負(fù)責(zé)。

該檢測(cè)中心擁有多臺(tái)X射線衍射儀，可以提供權(quán)威的殘余壓應(yīng)力檢測(cè)服務(wù)。

該檢測(cè)中心可以提供額外的工藝開(kāi)發(fā)分析服務(wù)。

噴丸工藝和實(shí)驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告出具

我們將在高度保密，嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致的工作環(huán)境下，對(duì)噴丸工藝、檢測(cè)結(jié)果出具認(rèn)證報(bào)告，保護(hù)客戶工藝技術(shù)專利，保證客戶課題論文的安全保密，尊重客戶科研研究成果；

同時(shí)保證噴丸工藝的嚴(yán)密、可靠、穩(wěn)定、對(duì)可再現(xiàn)性、平行試驗(yàn)、重復(fù)實(shí)驗(yàn)等科研實(shí)驗(yàn)結(jié)果的延伸，提供技術(shù)理論支持。

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1 實(shí)驗(yàn)材料及方法

實(shí)驗(yàn)材料為退火態(tài) 45 鋼， 尺寸為 100mm× 100mm×15mm。 采用增壓噴丸對(duì) 45 鋼表面進(jìn)行 納米化處理，噴丸前用丙酮和酒精清洗。所用設(shè)備為 1010FK 型增壓噴丸實(shí)驗(yàn)機(jī)，彈丸為 準(zhǔn)1mm 的不銹 鋼丸，噴丸壓力為 0.6 MPa，噴丸時(shí)間為 25min。

采用 MVK-H3 型顯微硬度計(jì)測(cè)量噴丸前后 的硬度，加載砝碼 50g，加載時(shí)間 15s。 用 SEM 對(duì) 橫截面進(jìn)行形貌分析， 觀察變形層厚度。 在 XD-2X 型射線衍射儀上對(duì)噴丸前后的樣品進(jìn)行 結(jié)構(gòu)參量的表征， 根據(jù) Scherrer-Wilson 方程[5-6]， 近似計(jì)算出平均晶粒尺寸， 再利用 H800 型透射 電鏡(TEM)進(jìn)一步證實(shí)。

摩擦磨損實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備為 MPx-2000 型盤(pán)- 銷式摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)， 主軸轉(zhuǎn)速 345 r/min， 載荷 10N，10# 機(jī)油潤(rùn)滑，在室溫條件下進(jìn)行。 摩擦副為 退火態(tài) 45 鋼。 進(jìn)行磨損實(shí)驗(yàn)前用酒精清洗試樣， 利用失重法比較原始樣品與噴丸后樣品的磨損 量， 并結(jié)合掃描電鏡進(jìn)行形貌觀察并分析其摩擦 磨損機(jī)制。 磨損質(zhì)量損失用精度為 0.1mg 的 ANDHR-200 型電子天平稱測(cè)量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 表層結(jié)構(gòu)

圖 1 為噴丸處理后， 在 SEM 下觀察到的橫截面組織。 可見(jiàn)，45 鋼表層發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形， 形成了流變組織并沿厚度方向由表及里逐漸減弱到無(wú)變形區(qū)。其微觀機(jī)理是:表層流變組織的形成 與 45 鋼的較高層錯(cuò)能有關(guān)，高層錯(cuò)能金屬以位錯(cuò) 運(yùn)動(dòng)為主。在多方載荷的重復(fù)作用下，隨著應(yīng)變的 不斷增加，位錯(cuò)通過(guò)滑移、積累、交互作用、湮滅和 重排等形成位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié);隨著應(yīng)變的增加， 為了降低系統(tǒng)能量， 位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)發(fā)展成亞 晶界;應(yīng)變量繼續(xù)增加，則更多的位錯(cuò)在亞晶界處 產(chǎn)生和湮滅，使得晶界兩側(cè)取向差不斷增大，晶粒 取向也趨于隨機(jī)分布;隨著應(yīng)變的進(jìn)一步增加，碎 化亞晶或晶粒內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)， 進(jìn)一步碎化， 當(dāng)位錯(cuò)產(chǎn)生和湮滅的速率達(dá)到平衡 時(shí)，應(yīng)變的增加將不再導(dǎo)致晶粒尺寸的繼續(xù)下降， 晶粒尺寸也相應(yīng)達(dá)到了穩(wěn)定值。 所以只有應(yīng)變 增加到一定程度，才能獲得納米晶組織。 最表面的 嚴(yán)重變形層組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的細(xì)化， 組織形態(tài) 也與基體明顯不同，見(jiàn)圖 1。 通過(guò) SEM 已經(jīng)不能分 辨出原鐵素體和珠光體組織及其晶粒的邊界。

表面硬度隨距表面距離的變化見(jiàn)圖 2。 可以 看出，與基體硬度相比，表面硬度提高了 2 倍。 硬 度的變化規(guī)律:由納米晶層到亞微晶層，硬度逐漸 減小，并逐漸趨于穩(wěn)定，這與橫截面塑性變形規(guī)律 基本吻合。 硬度的提高是由于在外加載荷的往復(fù) 作用下， 材料表層發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形所引起的 晶粒細(xì)化及在材料內(nèi)部引入微觀應(yīng)變的緣故。

圖 3 為 45 鋼噴丸前后幾個(gè)晶面的 X 衍射圖 譜(步進(jìn)掃描)。 可以看出，噴丸處理后樣品表面的 X 射線衍射線形發(fā)生了明顯寬化。 一般認(rèn)為 Bragg 衍射峰寬化是晶粒細(xì)化、 微觀應(yīng)變?cè)黾雍?儀器寬化三方面作用的結(jié)果。 扣除衍射背底并經(jīng) 儀器寬化修正后， 利用物理寬化峰的積分寬度 (β)，根據(jù) Scherrer-Wilson 方程可近似計(jì)算出樣品 表層的平均晶粒尺寸約為 65nm。 利用 XRD 測(cè)量 的晶粒尺寸反映的是 X 射線穿透深度內(nèi)的平均 晶粒尺寸(穿透深度為 5~10μm)，且其準(zhǔn)確度隨 衍射線寬化程度的降低而降低。 因此表面層的晶 粒尺寸及其隨深度的變化還需要用 TEM 進(jìn)行進(jìn) 一步的分析和證實(shí)。

從 TEM 暗場(chǎng)像(圖 4)可以看出，表層組織轉(zhuǎn) 變?yōu)榈容S狀納米晶， 而且其相應(yīng)選區(qū)的電子衍射花環(huán)(圖 5)表明，納米晶的取向呈隨機(jī)分布，進(jìn)一步證實(shí)了 XRD 的結(jié)果。

2.2 耐磨性

圖 6 為 45 鋼表面噴丸前后的表面磨損質(zhì)量損失隨時(shí)間的變化。可看出，磨損質(zhì)量損失均隨磨損時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，但在開(kāi)始階段(1h 之前)原始樣品的磨損速率明顯大于噴丸納米化的樣品。

原始樣品的磨損速率在 1h 后基本穩(wěn)定， 而納米化后的樣品在 2h 之后逐漸趨向穩(wěn)定。 原始樣品在開(kāi)始時(shí)磨損速率高可能受表面粗糙度的影響，隨時(shí)間的延長(zhǎng)磨損系數(shù)趨于穩(wěn)定， 磨損速率也就趨于穩(wěn)定。 從圖中還可看出，隨磨損時(shí)間的延長(zhǎng)，表面納米化后樣品的磨損質(zhì)量損失明顯低于原始 樣品，說(shuō)明在低載荷和潤(rùn)滑條件下，表面納米化提 高了樣品的耐磨性能。

圖 7 是原始樣品和納米化樣品在潤(rùn)滑條件下 摩擦 5h 后的表面形貌。 可看出，原始樣品表面的 磨損痕跡比較明顯，有磨損脫落的痕跡，出現(xiàn)較大 的犁溝和凹坑;納米化的樣品表面雖有磨損痕跡， 但犁溝明顯少而窄，凹坑少而小。因?yàn)榧{米表面具 有較高的硬度和表面活性，在潤(rùn)滑條件下，好的表 面活性能夠更好地吸附潤(rùn)滑油形成油膜。 在低載 荷下，油膜可以很好地保持，因此納米化之后磨損 表面質(zhì)量明顯優(yōu)于原始樣品。

3結(jié)論

(1) 采用增壓噴丸方式可使 45 鋼表面獲得約 30μm厚的納米晶層，表面硬度比基體提高 2 倍。

(2)?納米化之后由于表面硬度高，在載荷10N、?10#?機(jī)油潤(rùn)滑的條件下，表現(xiàn)出良好的耐磨性能。

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微粒子噴丸表面處理技術(shù)

微粒子噴丸處理是利用尺寸為40～100微米的高硬度微粒, 以超過(guò)200m/s的超高速噴射到需要處理的工件表面，一般保持200-350m/s。形成類似普通噴丸強(qiáng)化和拋丸強(qiáng)化的表面處理工藝，能夠有效地提高工件表面抗疲勞壽命，微粒子噴丸表面處理比噴丸和拋丸強(qiáng)化更加能夠更加提高金屬零件的耐疲勞強(qiáng)度。而且被通過(guò)粒子噴丸表面處理過(guò)的金屬外表面粗糙度并不會(huì)變大,相反會(huì)形成非常細(xì)小的凹坑層均勻分布，如果凹坑位置能夠浸潤(rùn)潤(rùn)滑油，并保持，那么就會(huì)極大提高工件表面持續(xù)高效的潤(rùn)滑性能；

同時(shí)微粒子表面WPC噴丸處理，具有一定的熱噴涂效果，可以有效修復(fù)部件表面裂痕等、增強(qiáng)金屬部件表面耐磨損性能、以及金屬表面硬度。

微粒子噴丸表面處理適用范圍

微粒子噴丸處理若是對(duì)金屬的話，幾乎可對(duì)所有金屬進(jìn)行處理。例如，鋼質(zhì)齒輪、鋁質(zhì)活塞及鋁合金、燃燒結(jié)合金屬的機(jī)油泵、延性鑄鐵的曲軸、金屬泡沫、鉛的合金、及鈦合金等等。再有，可對(duì)硬質(zhì)鉻、TIN等的鍍金及氮化、滲碳等表面處理上進(jìn)行處理。另外，在鍍金等處理之前進(jìn)行微粒子噴丸表面處理，密著性會(huì)變得更好。過(guò)微粒子噴丸表面處理，零件不會(huì)發(fā)生歪斜和尺寸變化。雖然不能說(shuō)尺寸完全沒(méi)有變化，但是只敲擊表面其變化頂多1～2微米。即使是發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)零件等及精密零件也可以放心地進(jìn)行微粒子噴丸表面處理。

微粒子噴丸處理效果

• 1：在金屬表面形成柔性硬化層提高耐磨性，通過(guò)組織的細(xì)微化提高韌性。
• 2：形成細(xì)微的凹陷積油層，達(dá)到降低摩擦系數(shù)提高潤(rùn)滑性的效果。 
• 3：提高提高表面殘余負(fù)應(yīng)力延長(zhǎng)金屬疲勞壽命；
• 4：增強(qiáng)耐磨損、耐切屑性能、減少切屑阻力；
• 5：使金屬部件具有防止應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、電蝕等效果。
• 6：通過(guò)降低摩擦系數(shù)以及提高表面光滑性降低工作噪音。
• 7：修補(bǔ)金屬表面微細(xì)裂縫，消除金屬表面應(yīng)力集中源，降低金屬開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。
• 8：增強(qiáng)工件耐沖擊性能，抗沖擊能力
• 9：增強(qiáng)金屬表面與各種表層的附著性能
• 10：防止金屬部件低溫脆性

微粒子噴丸應(yīng)用效果

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