机械工程材料

作者：葛亚宁, 曹小建, 张邵峰, 张忠, 秦翰, 朱蒋培

关键词：45钢, 超声冲击, 等离子渗氮, 显微组织, 极限疲劳强度

采用超声冲击技术和540 ℃×24 h等离子渗氮技术对45钢进行表面处理，研究了超声冲击后和超声冲击+渗氮复合强化后试验钢的表层微观结构、拉伸性能以及疲劳性能。结果表明：超声冲击后试验钢表层小角度晶界数量明显增多且主要分布在珠光体区，珠光体与铁素体之间形成大角度晶界；超声冲击试验钢距表面0~140 μm范围的平均晶粒尺寸为3.24 μm，明显低于未处理试验钢（8.12 μm）；超声冲击试验钢的最大极密度小于未处理试验钢，织构类型由（001）织构转变为T型织构；超声冲击试验钢表层由厚度约20 μm的强塑性变形区、厚度约100 μm的微变形区以及基体组成；复合强化后强塑性变形区表面形成了典型的渗氮层，该渗氮层由厚度约8 μm的化合物层以及扩散层组成。超声冲击试验钢的抗拉强度（830 MPa）与复合强化试验钢（833 MPa）相近，断后伸长率（19.8%）略大于复合强化试验钢（17.6%）；超声冲击试验钢发生韧性断裂，而复合强化试验钢发生韧脆混合断裂。复合强化试验钢的极限疲劳强度约为310 MPa，高于超声冲击试验钢（297 MPa），超声冲击+渗氮复合强化工艺可进一步提高45钢的疲劳性能。

来源：2025年第7期

《机械工程材料》期刊编辑部

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