激光冲击对690高强钢表面完整性的影响

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2021.09.044

金属热处理 ›› 2021, Vol. 46 ›› Issue (9): 247-251.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2021.09.044

激光冲击对690高强钢表面完整性的影响

曹晨¹, 黄春玲², 曹宇鹏^1,2, 杨阳³, 杨聪¹

1.南通大学机械工程学院, 江苏南通 226019;
2.江苏五星波纹管有限公司, 江苏泰州 225300;
3.南通振华重型装备制造有限公司, 江苏南通 226017

收稿日期:2021-04-22 出版日期:2021-09-25 发布日期:2021-12-09
通讯作者: 曹宇鹏,副教授,博士,E-mail:cyp19812004@ntu.edu.cn
作者简介:曹晨(1994—),男,硕士研究生,主要研究方向为激光加工,E-mail:2418012350@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金(51505236);南通市基础科学研究项目(JC2018029)

Effect of laser shocking on surface integrity of 690 high strength steel

Cao Chen¹, Huang Chunling², Cao Yupeng^1,2, Yang Yang³, Yang Cong¹

1. School of Mechanical Engineering, Nantong University, Nantong Jiangsu 226019, China;
2. Jiangsu Five Star Bellows Co., Ltd., Taizhou Jiangsu 225300, China;
3. Nantong Zhenhua Heavy Equipment Manufacturing Co., Ltd., Nantong Jiangsu 226017, China

Received:2021-04-22 Online:2021-09-25 Published:2021-12-09

摘要/Abstract

摘要： 为研究激光冲击处理对690高强钢表面完整性的影响,采用不同功率密度的脉冲激光冲击690高强钢试样,借助光学轮廓仪、X射线应力仪、硬度计和透射电镜,测试分析激光冲击前后690高强钢试样的表面三维形貌、硬度、残余应力和微观组织的变化。结果表明:不同功率密度的激光冲击后,690钢的表面粗糙度增大;随着激光功率密度的增加,试样表面轮廓的最大高度R_y从1.814 μm增至3.247 μm。不同功率密度的激光冲击后,试样残余应力均值由－122 MPa增加至－296 MPa,显微硬度的均值由277 HV0.1 增加至355 HV0.1。与未进行激光冲击强化试样相比,激光冲击处理使690高强钢试样表层晶粒不断细化,且功率密度越大表层晶粒尺寸越小。

关键词: 690高强钢, 激光冲击, 表面强化, 微观组织, 残余应力

Abstract: In order to study the effect of laser shocking treatment on the surface integrity of 690 high strength steel, pulsed lasers with different power densities were used to shock the steel specimens. With the help of optical profiler, X-ray stress meter, hardness tester and transmission electron microscope, the surface three-dimensional morphology, hardness, residual stress and microstructure of the 690 high strength steel before and after laser shocking were measured and analyzed. The results show that after laser shocking with different power densities, the surface roughness of the specimen increases; with the increase of laser power density, the maximum height R_y of the specimen surface profile increases from 1.814 μm to 3.247 μm. After laser shocking with different power densities, the average residual stress of the specimen increases from －122 MPa to －296 MPa, and the average microhardness increases from 277 HV0.1 to 355 HV0.1. Compared with the specimen without laser shocking, the laser shocking treatment makes the surface grains of the 690 high strength steel continue to be refined, and the greater the power density, the smaller the surface grain size of the steel.

Key words: 690 high strength steel, laser shocking, surface strengthening, microstructure, residual stress

中图分类号:

TN249

曹晨, 黄春玲, 曹宇鹏, 杨阳, 杨聪. 激光冲击对690高强钢表面完整性的影响[J]. 金属热处理, 2021, 46(9): 247-251.

Cao Chen, Huang Chunling, Cao Yupeng, Yang Yang, Yang Cong. Effect of laser shocking on surface integrity of 690 high strength steel[J]. Heat Treatment of Metals, 2021, 46(9): 247-251.

参考文献

[1]王定亚, 丁莉萍. 海洋钻井平台技术现状与发展趋势[J]. 石油机械, 2010, 38(4): 69-72.
Wang Dingya, Ding Liping. Current status and development trend of offshore drilling platform technology[J]. Petroleum Machinery, 2010, 38(4): 69-72.
[2]杨文灯. 海洋钻井平台防腐技术的研究[J]. 中国化工贸易, 2018, 10(11): 53.
Yang Wendeng. Research on anti-corrosion technology of offshore drilling platform[J]. China Chemical Trade, 2018, 10(11): 53.
[3]张志芳. 海洋平台用钢的研发生产现状与发展趋势[J]. 城市建设理论研究, 2015(23): 4697-4698.
Zhang Zhifang. Current status and development trend of R&D and production of steel for offshore platforms[J]. Urban Construction Theory Research, 2015(23): 4697-4698.
[4]汪军, 李民, 汪静雪, 等. 激光冲击强化对304不锈钢疲劳寿命的影响[J]. 中国激光, 2019, 46(1): 100-107.
Wang Jun, Li Min, Wang Jingxue, et al. The effect of laser shock strengthening on the fatigue life of 304 stainless steel[J]. Chinese Laser, 2019, 46(1): 100-107.
[5]葛良辰, 曹宇鹏, 花国然, 等. 表面曲率对激光冲击曲面材料表面残余应力场分布的影响[J]. 表面技术, 2020, 49(4): 295-302.
Ge Liangchen, Cao Yupeng, Hua Guoran, et al. The effect of surface curvature on the residual stress field distribution on the surface of laser-shocked curved materials[J]. Surface Technology, 2020, 49(4): 295-302.
[6]王帅, 杨阳, 花国然, 等. 激光冲击E690高强钢表面应变预测模型的建立[J]. 金属热处理, 2020, 45(10): 225-230.
Wang Shuai, Yang Yang, Hua Guoran, et al. Establishment of surface strain prediction model for laser shock E690 high-strength steel[J]. Heat Treatment of Metals, 2020, 45(10): 225-230.
[7]曹宇鹏, 葛良辰, 冯爱新, 等. 冲击波传播方式对激光冲击7050铝合金残余应力分布的影响[J]. 表面技术, 2019, 48(6): 195-202.
Cao Yupeng, Ge Liangchen, Feng Aixin, et al. The influence of shock wave propagation mode on the residual stress distribution of laser shock 7050 aluminum alloy[J]. Surface Technology, 2019, 48(6): 195-202.
[8]Rozmus-Górnikowska M, Kusiński J, Blicharski M. Laser shock processing of an austenitic stainless steel[J]. Archives of Metallurgy and Materials, 2010, 55(3): 635-639.
[9]王峰, 左慧, 赵雳, 等. 激光冲击强化铜的表面质量和性能[J]. 激光与光电子学进展, 2017, 54(4): 262-268.
Wang Feng, Zuo Hui, Zhao Li, et al. Surface quality and performance of laser shock strengthened copper[J]. Progress in Laser and Optoelectronics, 2017, 54(4): 262-268.
[10]段海峰, 罗开玉, 鲁金忠. 激光冲击强化H62黄铜摩擦磨损性能研究[J]. 光学学报, 2018, 38(10): 205-214.
Duan Haifeng, Luo Kaiyu, Lu Jinzhong. Research on the friction and wear properties of laser shock-strengthened H62 brass[J]. Acta Optics, 2018, 38(10): 205-214.
[11]鲁金忠, 罗开玉, 冯爱新, 等. 激光单次冲击LY2铝合金微观强化机制研究[J]. 中国激光, 2010, 37(10): 2662-2666.
Lu Jinzhong, Luo Kaiyu, Feng Aixin, et al. Research on the micro-strengthening mechanism of LY2 aluminum alloy by single laser impact[J]. Chinese Laser, 2010, 37(10): 2662-2666.
[12]Yu H, Xin Y, Wang M, et al. Hall-Petch relationship in Mg alloys: A review[J]. Journal of Materials Science and Technology, 2018, 34(2): 248-256.

[1]	陈保安, 张静媛, 祝志祥, 韩钰, 潘学东, 张磊, 陈素红. 化学成分对高强Al-Mg-Si合金组织和性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(4): 30-38.
[2]	陈东俊, 李广阳, 刘刚. 时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(4): 53-56.
[3]	李立, 曾艳, 吴晓春. 4Cr5Mo2VCo钢的热处理工艺优化[J]. 金属热处理, 2022, 47(4): 133-140.
[4]	张骥俊, 邢彦锋, 曹菊勇. 超声振动对CMT电弧增材制造铝合金组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(4): 159-164.
[5]	杨春苗, 王珊, 王淑慧, 李延珍, 刘文文. RRA过程中预时效时间对7A85铝合金组织性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 44-47.
[6]	陈善勇, 王快社, 乔柯, 王文. 碱热处理对搅拌摩擦加工AZ31镁合金耐腐蚀性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 61-66.
[7]	梅金娜, 姜凤阳, 卫娜, 刘浪浪, 思芳, 刘松涛, 王俊勃, 刘江南. 轧制变形对高熵合金微观组织和力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 67-71.
[8]	叶拓, 唐明, 刘吉兆, 刘伟, 吴远志, 刘巍, 徐文. 固溶温度对7075铝合金板材组织与力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 119-123.
[9]	朱然, 谢地辉, 朱帅光, 张永康. 高频率Nd∶YLF平顶激光冲击对TC6钛合金表面应力及微变形的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 204-209.
[10]	夏云志, 颜家森, 于兴福, 魏英华, 杨文武, 刘雨健. 基于工作温度8Cr4Mo4V钢制轴承外套圈尺寸及应力变化特征分析[J]. 金属热处理, 2022, 47(3): 245-251.
[11]	叶拓, 何玉兵, 何文鹏, 刘巍, 袁浩登, 吴远志, 刘伟, 刘吉兆. 轧制态6082-T6铝合金的热压缩力学行为及微观组织分析[J]. 金属热处理, 2022, 47(2): 26-30.
[12]	闵旭东, 黄元春, 肖政兵, 刘宇, 任贤魏, 邹倜. 预处理对汽车用Al-Mg-Si合金组织和晶间腐蚀行为的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(2): 78-85.
[13]	刘跃, 韩顺, 厉勇, 王春旭, 严晓红, 李建新. 淬火温度对GE1014超高强度钢组织及性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(2): 125-129.
[14]	董瑞, 陈林, 岑耀东, 包喜荣. 不同热处理条件下贝氏体钢的微观组织和疲劳裂纹扩展[J]. 金属热处理, 2022, 47(2): 153-158.
[15]	师佑杰, 李永刚, 李文辉, 王兴富. 深冷处理对TC4钛合金表面性能的影响[J]. 金属热处理, 2022, 47(2): 183-187.

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