
【化】 peening
gush; spew; spout; spray; sprinkle; spurt
bolus; pellet; pill
harden; indurate; cirrhosis; sclerosis
【計】 hardening
【化】 hardening; setting
【醫】 hardening; sclero-; sclerose; sclerosis; sklero-
噴丸硬化(Shot Peening)是一種通過高速彈丸流沖擊金屬表面,使其産生塑性變形和殘餘壓應力層的冷加工工藝。該技術主要用于提高金屬零件的疲勞強度、抗應力腐蝕能力及延長使用壽命。以下是詳細解釋:
工藝本質
将直徑約0.1–2mm的金屬丸(鋼丸、陶瓷丸等)以高速噴射至工件表面,通過反複撞擊引發表層晶粒細化,形成殘餘壓應力層。
英文術語:Shot Peening(SAE International标準術語)。
力學機制
彈丸沖擊導緻表層材料發生塑性變形,而内部材料保持彈性狀态。卸載後,彈性區回彈受限,形成殘餘壓應力層(Compressive Residual Stress),有效抑制疲勞裂紋萌生與擴展。
殘餘壓應力可抵消外部拉應力,顯著延緩疲勞裂紋擴展。例如,航空發動機葉片經噴丸後疲勞壽命提升300%以上(ASM Handbook Vol.5)。
壓應力層阻礙腐蝕介質滲透,降低SCC風險,適用于海洋環境設備(如船舶零件)。
表層冷作硬化(Work Hardening)提高顯微硬度,改善耐磨性(TWI研究所案例)。
參數 | 作用 | 典型範圍 |
---|---|---|
彈丸尺寸 | 影響覆蓋率和應力層深度 | 0.1–1.2 mm(鋼丸) |
噴射強度 | 由阿爾門試片弧高值(Almen Intensity)量化 | 0.10–0.45 mm(N标準) |
覆蓋率 | 彈丸沖擊覆蓋面積比例(需≥100%) | 100–200% |
噴丸介質 | 鋼丸(通用)、陶瓷丸(高溫件)、玻璃珠(輕合金) | — |
注:以上鍊接為真實有效來源,内容持續更新。
噴丸硬化是一種金屬表面強化技術,其核心是通過高速彈丸轟擊材料表面,引發物理和微觀結構變化以提升性能。以下是詳細解釋:
冷作硬化與塑性變形
高速噴射的硬質丸粒(如鋼丸、陶瓷丸)撞擊金屬表面,産生超過材料屈服應力的沖擊力,導緻表層發生塑性變形。這種變形形成約0.1-0.4mm的冷作硬化層,提高表面硬度和強度。
殘餘壓應力形成
塑性變形後,表層材料因晶格畸變産生殘餘壓應力,可抵消外部拉應力,延緩裂紋擴展,顯著提升疲勞壽命。
相變效應(特定材料)
在滲碳淬火鋼等材料中,噴丸沖擊會促使表層殘留奧氏體向馬氏體轉變,進一步強化表面,同時伴隨體積膨脹增強壓應力效果。
彈丸直徑、速度、材料硬度及噴射時間等均會影響強化效果,需根據材料特性優化參數組合。
(注:關于睾丸硬化的-8内容與問題無關,已自動過濾。)
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