喷丸强化对CF53钢摩擦磨损性能的影响

蔡雨晴，胡雄风，屈盛官，张亚龙，赖福强，李小强

(华南理工大学机械与汽车工程学院，广州 510641)

0 引 言

CF53钢强度高、加工工艺性好且成本低，广泛用于制造曲轴、机床主轴、凸轮轴和滚筒等重要零部件[1]，但其在耐磨性能方面表现出明显的不足[2]，并且仅仅依靠热处理来提高其性能已远不能满足零件的耐磨性要求。磨损失效与材料的表面性能直接相关[3-4]。喷丸强化是一种通过弹丸反复撞击工件表面而使表层形成稳定弹塑性变形层，引入残余压应力[5]并形成加工硬化的表面处理方法；该变形层内的微观结构与基体不同，晶粒有纳米化趋势[6]，晶粒间的排列更加紧密。与其他强化工艺相比，喷丸强化设备简单，加工成本低廉，目前已广泛应用于动力机械[7]和航空航天[8]等领域。田峰等[9]研究发现，高能喷丸能使40Cr钢表层产生较高幅值的残余压应力，该残余压应力有助于抵消部分摩擦应力，减轻磨损程度。GOPI等[10]研究认为，喷丸处理使316L不锈钢表面形成更高的位错密度并细化了晶粒，在没有改变表面物相组成的条件下显著提高了表面硬度，从而提高了摩擦磨损性能。MITROVIC等[11]认为，得益于喷丸处理导致的高硬度和残余压应力，36CrNiMo4合金钢和36CrNiMo16合金钢的摩擦因数和磨损率降低。SILVA等[12]则认为，对于铸铁和奥氏体球墨铸铁，喷丸处理导致的高硬度和残余压应力不足以克服表面粗糙度增加对磨损行为的不利影响。

目前，有关CF53钢喷丸强化的研究鲜有报道。作者在不同喷丸强度下对CF53钢进行了喷丸强化，研究了喷丸强度对其表面形貌、显微组织、表面硬度和耐磨性能的影响，分析了表面磨损机理，为CF53钢表面耐磨性能的提高提供试验基础。……