超声表面滚压加工40Cr表层的纳米力学性能

刘 宇，王立君，王东坡，王 颖

超声表面滚压加工40Cr表层的纳米力学性能

刘 宇，王立君，王东坡，王 颖

(天津大学材料科学与工程学院天津市现代连接技术重点实验室，天津 300072)

研究了超声表面滚压加工40Cr表层的力学性能. 采用纳米压痕实验测定了表层的弹性模量、纳米硬度和残余应力. 实验结果表明：经过超声表面滚压后，40Cr表层的弹性模量和硬度都得到显著提高，最大值均位于表面，往复加工3遍的表面弹性模量和硬度分别为217.16,GPa和3.588,GPa，加工6遍的表面弹性模量和硬度分别为224.8,GPa和3.857,GPa；同时表层获得一定数值的残余压应力，最大值位于表面并随着加工遍数的增加而增大. 对比实验结果发现往复加工次数对表层的力学性能有重要的影响.

超声表面滚压加工；40Cr；纳米压痕；力学性能

工程结构的失效多数始于材料表面，如疲劳、腐蚀和摩擦磨损等，所以提高材料的表面质量对于延长工程部件的服役寿命有着重要的意义．表面纳米化技术能够在材料表面制备出一定厚度的纳米晶层，从而将纳米材料的优异性能与传统工程材料相结合，其中以表面自纳米化技术应用最为广泛，如表面机械研磨、高能喷丸、超声喷丸和超音速微粒轰击等[1-3]．然而，不恰当的处理工艺会造成材料表面状态的恶化，产生压痕交叠、微裂纹等表面缺陷，引起应力集中，降低结构的疲劳强度，加快腐蚀和磨损[4-5]．

超声表面滚压加工(USRP)作为一种新兴的超声辅助表面改性方法可以兼顾……