[发明专利]提高两相材料中低硬度高弹性物相表面强化的喷丸方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高两相材料中低硬度高弹性物相表面强化的喷丸方法，具体地说，是一种优化双相材料表面强化的加载应力喷丸处理方法。 

背景技术

表面喷丸强化技术，是提高机械零部件疲劳寿命及应力腐蚀抗力等的关键制造工艺。喷丸强化因素包括两个方面，即残余应力强化和组织强化。组织强化可有效防止裂纹萌生，而残余应力强化则具有防止裂纹扩展的作用。控制这两个因素，可以改变零构件的表面性能，使材料疲劳寿命及应力腐蚀抗力等获得明显改善。 

经对现有技术文献的检索发现，经对现有技术文献的检索发现，M.Kobayashi等人在《国际疲劳杂志(International Journal of Fatigue)》(1998年，第20卷，351-357页)上发表的“喷丸残余应力生成机制(Mechanism of creation of compressive residual stress by shot peening)”论文，研究了喷丸强化残余压应力场的生成机制，发现最大残余压应力值出现在次表层，而表面残余压应力值反而较小。C.A.Rodopoulos等人在《国际疲劳杂志(International Journal of Fatigue)》(2004年，第26卷，849-856页)上发表的“2024-T351铝合金受控喷丸疲劳抗力的优化-方法、结果与分析(Optimisation of the fatigue resistance of 2024-T351aluminium alloys by controlled shot peening-methodology，results and analysis)”论文，研究了喷丸强化对金属材料表面显微硬度的影响，发现在单一喷丸条件下，喷丸形变层显微硬度的提高存在一定的极限。而Volker Schulze在第8届国际喷丸会议发表的“经喷丸处理后的表层的表征(Characteristics of surface layers produced by shot peening)”(2002年9月，16-20页)上研究表明在相同的喷丸条件下，材料的硬度越高，其表面的残余压应力越大。在双相材料中，两物相的硬度常因结构不同，成分不同而使物相的硬度不同。当物相硬度相差较大时，常规喷丸后在表层两物相的最大残余压应力值往往会相差较大，这样就不利于整体提高材料的表面性能。而Johan Johansson等在《冶金与材 料处理》(Metallurgical and Materials Transactions)中研究论文“双相钢中奥氏体与铁素体在循环载荷下的负载分配(Load sharing between austenite and ferrite in a duplex stainless steel during cyclic loading)”中提到低硬度的铁素体具有较低的屈服强度和较高的弹性回复力。而整体材料的屈服强度取决于两相的屈服强度的大小。 

在相同的喷丸条件下，双相材料硬度越低的物相，残余应力最大值将越小，这样便不利于材料表面性能整体的提高。当低硬度物相具有较高的弹性回复强度时，采用预加载应力喷丸加工，将能进一步提高低硬度物相残余应力的最大值。因此，预加载荷喷丸有利于进一步提高低硬度物相的残余应力，减小两相材料表面残余最大应力的差异，促进两相残余压应力分布的均匀性，有利于提高整体材料表面的残余压应力，促进优化双相材料的表面性能。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高两相材料中低硬度高弹性物相表面强化的喷丸方法。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种提高两相材料中低硬度高弹性物相表面强化的喷丸方法，其特征在于，该方法为：在待处理材料两端加载预应力，该预应力的强度低于待处理材料中低硬度物相的屈服强度，然后在相同的抛丸强度下，利用气压式喷丸机进行喷丸处理。 

所述的待处理材料为两相材料，两相材料为高硬度物相和低硬度物相，其中低硬度物相有高的弹性回复。 

所述的待处理材料为含有奥氏体和铁素体两相的双相钢。 

所述的待处理材料两端加载的预应力为350MPa。 

所述的气压式喷丸机的喷丸强度为0.18mmA，喷丸时间为30秒，覆盖率为100％。 

气压式喷丸机进行喷丸处理后的产品采用X射线衍射仪对不同的物相残余应力进行测试，不同的物相均采用相应高角度的衍射角进行测试。