浏览全部资源
扫码关注微信
超声冲击处理对42CrMo4钢表面残余应力与电化学性能的影响
Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel
- 机械强度 2025年 页码：1-7
- 作者机构：
1.上海海事大学 物流工程学院，上海 201306
2.上海外高桥造船海洋工程有限公司，上海 201306
3.浙江大学 机械工程学院 浙江省三维打印工艺与装备重点试验室，杭州 310027
4.浙江大学 机械工程学院 流体动力基础件与机电系统全国重点实验室，杭州 310027
- 作者简介：
董政，男，2003年生，河南信阳人，学士；主要研究方向为残余应力控制技术；E-mail：19836957018@163.com。
徐冠华（通信作者），男，1986年生，内蒙古鄂尔多斯人，高级工程师，博士；主要研究方向为振动测试技术；E-mail：xuguanhua@zju.edu.cn。
- 基金信息：国家自然科学基金资助项目(52105466;51805477)
DOI：
中图分类号： TG115-
网络出版日期：2025-01-07，
收稿日期：2024-03-24，
修回日期：2024-04-29，
- 稿件说明：
移动端阅览
董政，杨聪，顾邦平等.超声冲击处理对42CrMo4钢表面残余应力与电化学性能的影响［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
DONG Zheng，YANG Cong，GU Bangping，et al.Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
董政，杨聪，顾邦平等.超声冲击处理对42CrMo4钢表面残余应力与电化学性能的影响［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001. DOI：
DONG Zheng，YANG Cong，GU Bangping，et al.Effects of ultrasonic impact treatment on surface residual stress and electrochemical properties of 42CrMo4 steel［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001. DOI：
摘要
目的
2
分析了不同超声冲击处理时间对42CrMo4钢试样横截面微观组织、表面残余应力、表面显微硬度以及耐腐蚀性能的影响。
结果
2
结果表明，超声冲击后42CrMo4钢试样表面产生了大量的塑性变形，导致硬度增加。在超声冲击8 min后，试样表面平均硬度为262.9 HV，相比于初始硬度提高了14.3%。超声冲击能够有效消除试样表面的残余拉应力，并引入残余压应力。在试验参数范围内，引入的残余压应力随着超声冲击处理时间的延长而增加。在超声冲击时间为8 min时，
x
轴向和
y
轴向的最大残余压应力分别达到-204.2 MPa和-121.5 MPa。超声冲击处理能够提高试样的耐腐蚀性能，当超声冲击时间为8 min时，试样的耐腐蚀性能最好，腐蚀电流密度下降到未处理时的12%。超声冲击通过改变金属材料的表面残余应力状态、产生晶粒细化效应、引起塑性变形等因素来改善其耐腐蚀性能。
Abstract
Objective
2
The effects of different ultrasonic impact treatment time on cross section microstructure
surface residual stress
surface microhardness
and corrosion resistance of 42CrMo4 steel sample was investigated.
Results
2
The results showed that after ultrasonic impact
a large amount of plastic deformation occurred on the surface of 42CrMo4 steel sample
which results in that the hardness could be increased. After ultrasonic impact with the time of 8 min
the average surface hardness of the sample reached 262.9 HV
14.3% higher than the initial hardness. In addition
ultrasonic impact could effectively eliminate residual tensile stress on the sample surface and introduce residual compressive stress. The introduced residual compressive stress increased with the extension of ultrasonic impact tr
eatment time within the range of experimental parameters. When the ultrasonic impact time was 8 min
the maximum residual compressive stress on the
x
-axis and
y
-axis reached -204.2 MPa and -121.5 MPa respectively. The corrosion resistance of the sample can improve after ultrasonic impact treatment. When the ultrasonic impact time was 8 min
the corrosion resistance of the sample was best
and the corrosion current density decreased to 12% of the untreated sample. Ultrasonic impact improved the corrosion resistance of the metal materials by changing the residual stress state on the surface
producing grain refinement effect and plastic deformation.
关键词
超声冲击微观组织显微硬度残余应力电化学
Keywords
Ultrasonic impact treatmentMicrostructureMicrohardnessResidual stressElectrochemical
references
CHAOUCH D，GUESSASMA S，SADOK A.Finite element simulation coupled to optimisation stochastic process to assess the effect of heat treatment on the mechanical properties of 42CrMo4 steel［J］.Materials & Design，2012，34：679-684.
JIANG B，ZHOU L Y，WEN X L，et al.Heat treatment properties of 42CrMo steel for bearing ring of varisized shield tunneling machine［J］.Acta Metallurgica Sinica （English Letters），2014，27（3）：383-388.
LIVERIC L，IIJKIĆ D，JURKOVIĆ Z，et al.Corrosion behaviour of annealed 42CrMo4 steel［J］.Materials and Technologies，2023，57（2）：111-117.
HANZA S S，ŠTIC L，LIVERIĆ L，et al.Corrosion behaviour of tempered 42CrMo4 steel［J］.Materials and Technology，2021，55（3）：427-433.
罗家元，李鑫，谭超.焊接残余应力对高强钢点焊接头裂纹扩展及疲劳性能的影响［J］.机械强度，2024，46（2）：439-445.
LUO Jiayuan，LI Xin，TAN Chao. Effect of welding residual stress on crack propagation and fatigue performance of high strength steel spot welding joint［J］. Journal of Mechanical Strength，2024，46（2）：439-445.（In Chinese）
BURDZIK R，STANIK Z，WARCZEK J.Method of assessing the impact of material properties on the propagation of vibrations excited with a single force impulse［J］.Archives of Metallurgy and Materials，2012，57（2）：409-416.
TARASIUK W，GORDIENKO A，WOLOCKO A，et al. The tribological properties of laser hardened steel 42CrMo4［J］. Archives of Metallurgy and Materials，2016，60（4）：2939-2943.
刘杰，李建东，吕雷，等.油井井下防腐工具的应用评价［J］.表面技术，2016，45（8）：92-97.
LIU Jie，LI Jiandong，LÜ Lei，et al.Evaluation on application of corrosion protection downhole tool in oil-wells［J］.Surface Technology，2016，45（8）：92-97.（In Chinese）
ZHI Z，ZHOU X，ZENG D Z，et al.Evaluation on chloride cracking of S135 high-strength drill pipe［J］.Advanced Materials Research，2012，430：636-639.
CUI X Y，WANG C B，KANG J J，et al.Influence of the corrosion of saturated saltwater drilling fluid on the tribological behavior of HVOF WC-10Co4Cr coatings［J］.Engineering Failure Analysis，2017，71：195-203.
LI L，KIM M，LEE S，et al.Influence of multiple ultrasonic impact treatments on surface roughness and wear performance of SUS301 steel［J］.Surface and Coatings Technology，2016，307：517-524.
丛家慧，林方旭，高嘉元.超声冲击时间对SMA490BW钢焊接接头组织与性能的影响［J］.兵器材料科学与工程，2023，46（3）：7-12.
CONG Jiahui，LIN Fangxu，GAO Jiayuan.Effect of ultrasonic impact time on structure and performance of SMA490BW steel welded joint［J］.Ordnance Material Science and Engineering，2023，46（3）：7-12.（In Chinese）
王永祥，何柏林，李力.超声冲击改善P355NL1钢焊接接头腐蚀疲劳性能研究［J］.中国腐蚀与防护学报，2022，42（1）：120-126.
WANG Yongxiang，HE Bolin，LI Li.Improvement of corrosion fatigue performance of P355NL1 steel welded joint by ultrasonic impact［J］.Journal of Chinese Society for Corrosion and Protection，2022，42（1）：120-126.（In Chinese）
全国钢标准化技术委员会. 金属材料 残余应力测定 钻孔应变法：GB/T 31310—2014［S］. 北京：中国标准出版社，2014：26.
National Technical Committee on Steel Standardization. Metallic material-Determination of residual stress-Hole drilling strain-gauge method：GB/T 31310—2014［S］. Beijing：Standards Press of China，2014：26.（In Chinese）
LUO X，REN X，JIN Q，et al.Microstructural evolution and surface integrity of ultrasonic surface rolling in Ti6Al4V alloy［J］.Journal of Materials Research and Technology，2021，13：1586-1598.
何柏林，谢学涛，丁江灏，等.超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的机理［J］.稀有金属材料与工程，2019，48（2）：650-655.
HE Bolin，XIE Xuetao，DING Jianghao，et al.Mechanism of improving ultra-high cycle fatigue properties of MB8 magnesium alloy welded joint by ultrasonic impact treatment［J］.Rare Metal Materials and Engineering，2019，48（2）：650-655.（In Chinese）
FARHAT Z N，DING Y，NORTHWOOD D O，et al.Effect of grain size on friction and wear of nanocrystalline aluminum［J］.Materials Science and Engineering：A，1996，206（2）：302-313.
周南阳，何亮，程彬，等.超声冲击处理改善焊接接头力学特性研究进展［J］.材料开发与应用，2023，38（5）：94-98.
ZHOU Nanyang，HE Liang，CHENG Bing，et al.Research progress in improving mechanical properties of welded joints by ultrasonic impact treatment［J］.Development and Application of Materials，2023，38（5）：94-98（In Chinese）.
XU Q Z，LIU Y，LU H Y，et al.Surface integrity and corrosion resistance of 42CrMo4 high-strength steel strengthened by hard turning［J］.Materials，2021，14（22）：6995.
SU H，SHEN X H，XU C H，et al.Surface characteristics and corrosion behavior of TC11 titanium alloy strengthened by ultrasonic roller burnishing at room and medium temperature［J］.Journal of Materials Research and Technology，2020，9（4）：8172-8185.
王亮添，胡文钰，黄国斌，等.残余应力存在时Cl-对304不锈钢管道点蚀行为的影响［J］.西安交通大学学报，2022，56（11）：104-114.
WANG Liangtian，HU Wenyu，HUANG Guobin，et al.Effects of Cl- on pitting corrosion of 304 stainless steel pipes in the presence of different residual stresses［J］.Journal of Xi'an Jiaotong University，2022，56（11）：104-114.（In Chinese）
0
浏览量
0
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 豫ICP备05013835号-4
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies