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~试验研究~
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H13钢表面高能喷丸纳米化
沈正元12，叶俭12，卢军1,2，王琦12，王静12，李光瑾12，陈晓虎3
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3.上海开信机械制造有限公司，上海201818）
摘要：采用高能喷丸使H13钢表面组织纳米化。利用X射线衍射、光学显微镜和扫描电镜研究了喷丸层
的微观组织，并测定了硬度。结果表明，一次喷丸和复合喷九后H13钢表层强烈塑性变形区深度约为20um，其晶粒平均尺寸约为20nm；复合喷九后H13钢表面平均硬度可达670HV0.1，一次喷丸后表面平均硬度可达648HV0.1。此外，初步探讨了H13钢表面组织高能喷丸纳米化的机制。
关键词：高能喷九；H13钢；纳米化组织
中图分类号：TG142.45
文献标识码：A
文章编号：1008-1690(2013)03-0040-05
RefiningStructureofHi3SteelCasetoNano-scale
byHigh-energyShotPeening
SHEN Zhengyuan-2,YE Jian'2,LU Jun'-2,WANG Qil-2,WANG Jing-2
LI Guangjin'2, CHEN Xiaohu
(1.Shanghai Machine Building Technology Institute Co., Ltd.,Shanghai 200070, China;
2. Shanghai Engineering Research Center of Metal Materials Modification, Shanghai 200070, China;
3. Shanghai Carthing Machinery Co., Ltd., Shanghai 201818, China)
Abstract: The nano-scale structure of H13 steel case was developed by a high energy shot peening process. The microstructure was investigated by means of XRD, OM and SEM, and the hardness was also measured for the shot peened case. The results show that after singleshot peening or double shot peening; 13 steel will offer a severe plastic deformation case as deep as about 20 μm with grains of mean size of about 20 nm, and that the mean hardness of H13 steel surface will be 670 HV0.1 after double shot peening and 648 HV0.1 after single sho peening. Furthermore, the mechanism of H13 steel case structure being refined to nano-scale by high energy peening was preliminarily discussed.
Key words:high energy shop peening; H13 steel; nano-scale structure
零件的失效大多发生在表面，如材料的疲劳、腐蚀和磨损对表面组织和性能具有密切的关系，所以零件表面的组织和性能会直接影响工程结构件的性能和使用寿命。纳米金属材料具有优异性能，使传统金属结构件表面组织达到纳米级，即制备出具有纳米级晶体结构的表面层，将可能提高工程结构件的综合力学性能及环境服役行为1]。1999年，LU 等提出了金属表面自纳米化（SNC)概念，为纳米技术在工程材料中的应用提供了新的途径。金属表面自纳米化技术的原理是利用外加载荷使金属块
收稿日期：2012-06-18
体材料的表面或次表面发生强烈的塑性变形，引入大量的非平衡缺陷，从而使晶粒细化成纳米晶粒。这一技术能解决用其他表面纳米化技术（例如涂覆或沉积表面纳米化技术等)制备的纳米表层与基体结合强度较低的问题[3]。
目前表面自纳米化技术主要有表面机械研磨处理（SMAT）、超声喷丸、超音速微粒轰击、表面压力滑动轧制、表面滚压、激光喷丸等[4]。卢柯等采用表面机械研磨处理技术使纯铁、低碳钢、不锈钢和镍基合金等材料表层获得了纳米晶组织，并对经表面
作者简介：沈正元（1981-），男，上海人，助理工程师，研究方向为材料改性技术。联系电话：021-56977377，
E-mail :kop_yy@ sina, com
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《热处理》
2013年第28卷第3期