等离子氮化保温时间对S45C钢疲劳性能的影响

温度500℃,气压400 Pa,N2与H2比例为40%∶60%的混合气体中,采用3组不同的处理时间(8、20、48 h)分别对S45C钢试件表面进行等离子氮化,全面探讨不同保温时间下氮化层及渗透层的微观组织、硬度、氮化层组成、残余应力,分析这些参数对S45C疲劳性能和断裂特征的影响。结果表明,3组工艺分别在S45C钢表面获得6、8、12μm深的氮化层。表面硬度由初始230 HV均提高到620 HV以上。表面残余压应力均提高到约-120 MPa。氮化物为单一γ-Fe4N相。渗氮层深度随保温时间增长而大幅增加,氮元素富集及α-Fe向γ-Fe4N相转变诱导的残余压应力在渗氮层内的扩展,使得等离子氮化保温48 h后S45C钢的疲劳强度提升为未处理试样的约3倍。根据村上公式计算"鱼眼"裂纹应力强度因子,可得其近似为3.6 MPa·m1/2。内部裂纹主要由渗透层内夹杂处萌生,夹杂成分为氧化钙、氧化铝和硫锰化合物等。

A6061-T6铝合金经超声表面纳米化后的显微组织和性能

利用超声表面纳米化技术(UNSM),采用两组静态载荷(15,30N)分别对A6061-T6铝合金表面进行处理获得强塑性变形层,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了由表面到基体的组织结构变化,并通过疲劳试验研究了合金的疲劳性能的变化。结果表明:载荷较大时,合金表面强塑性变形层深度和表面硬度均较大,表面残余压应力也大;超声表面纳米化处理后,试样表面粗糙度降低,合金表面获得等轴状且取向随机分布的纳米晶组织;处理后合金的疲劳破坏为剪切裂纹萌生机制,而处理前的为近表面微空洞或微缺陷处萌生机制。