强力喷丸对4Cr5MoSiVl钢离子渗氮的影响

cseirwla

喷丸处理是一种广泛使用的延长零件疲劳寿命的有效方法之一，特别是能量较大的强力喷丸处理使金属表层产生局部塑性变形而造成强烈的加工硬化，表层残留奥氏体经形变诱发而转变为马氏体，还可促使工件表层晶粒细化，位错密度增加，晶格畸变增大，获得有益的表层残余压应力，从而提高零件表层的疲劳极限。

离子渗氮具有速度快、生产周期短、气氛可控、渗氮层质量高、工件变形小，对材料的适应性强等诸多优点而得到广泛的应用。由于离子渗氮的阴极溅射具有抑制生成脆性层的作用，明显提高渗氮层的韧性和疲劳强度。而且阴极溅射效应使工件尺寸略有减小，可抵消氮化物形成引起的尺寸增大，故离子渗氮在精密工模具的表面处理中效果更加显著。

目前，国内外的研究者为了获得更厚、性能更好的渗氮层，采用添加钛和稀土等元素促进渗氮的进行。本文将强力喷丸工艺应用于4Cr5MoSiVl热作模具钢，并进行离子渗氮处理。对比了强力喷丸后离子渗氮与直接离子渗氮两种条件下渗氮层的显微组织、硬度分布、渗氮层深度和表面的相结构，以确定强力喷丸的催渗效果，为其更好地应用于工业生产提供参考。

实验材料为4Cr5MoSiVl钢，化学成分(质量分数，%)为：0.37～0.42C，0.26～0.32Mn，0.95～1.04Si，5.05～5.28Cr，1.47～1.55Mo，1.02～1.18V。将材料调质处理后进行喷丸处理并线切割成20mm×20mm×10mm的试样；在CMD-YHP直压式喷丸机上进行强力喷丸处理；离子渗氮在工业用LDMC150型辉光离子渗氮炉内进行，渗氮温度520℃，介质为热分解氨，气压1.05kPa，时间1h。

结果发现，强力喷丸可提高4Cr5MoSiVl钢等离子渗氮速度，增加渗层厚度和硬度。强力喷丸后离子渗氮试样和直接离子渗氮试样显微硬度及分布的差别在于表面层的组织结构和相组成存在差异。强力喷丸催渗的主要机理是表面层在形变过程中亚结构的细化和位错密度的增加及点阵畸变。