无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢摩擦磨损性能的影响

目的 采用无涂层激光冲击强化技术诱导残余压应力和细化晶粒,提高40CrNiMo结构钢的显微硬度及耐磨性。方法 采用高功率激光束对40CrNiMo结构钢表面进行激光冲击强化处理,通过显微组织观察、XRD检测、显微硬度测试、残余应力测试、摩擦磨损实验及磨损形貌观察,对比分析未处理试样、有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的显微组织、显微硬度、残余应力和摩擦磨损性能。结果 在有/无铝箔涂层、去离子水约束层作用下分别对40CrNiMo结构钢试样进行有涂层/无涂层激光冲击强化处理,诱导产生残余压应力和晶粒细化,试样表面显微硬度分别提高至313.5HV和336.9HV,提高了约13.5%和21.9%,表面最大残余压应力达到-405.3 MPa和-326.6 MPa;有涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数较稳定,降低了约14.1%,而无涂层激光冲击强化处理试样的摩擦因数出现较大波动,在摩擦磨损前期,摩擦因数降低了22.9%;在摩擦磨损中后期,摩擦因数降低了7.9%。未处理试样的磨损量为13 mg,有涂层激光冲击强化处理试样和无涂层激光冲击强化处理试样的磨损量分别为6mg和8mg,减少了约53.8%和38.5%。结论 与有涂层激光冲击强化相比,无涂层激光冲击强化对40CrNiMo结构钢耐磨性能的强化效果较差。由于无涂层激光冲击强化无需涂覆涂层就能够进行激光冲击强化处理,因此可以有效提高加工效率、节省涂层成本,同时在一定程度上也提高了40CrNiMo结构钢的显微硬度和耐磨性。