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高錳鋼作為傳統(tǒng)的耐磨材料，在重載和大沖擊磨損下具有高韌性和良好的耐磨性，廣泛應用于冶金、礦山、建材、鐵路、電子、煤炭等機械設備，如破碎機錘頭、齒板、砂漿墻、挖掘機鏟斗、球磨機襯板、鐵路轍叉等。關于高錳鋼的應變硬化，前人已經(jīng)提出了許多應變硬化機制。變形造成的！或“馬氏體相變[1]、孿晶硬化[2]、位錯硬化[3 ~ 4]、應變時效實驗用的高錳鋼在150kg中頻感應爐中熔煉，達到一定的液體過熱溫度后出爐，澆鑄成龍骨試塊?；瘜W成分(wt%)為:1.15C，12.5Mn，0.90Si，0.05S，0.09P，其余為Fe和少量其他殘留元素。試樣在1050℃加熱2小時，水淬后獲得單相奧氏體組織，晶粒尺寸約為100 ~ 200 μ m，噴丸試樣尺寸為40mm×75mm，噴丸采用氣動S170R噴丸機。噴丸工藝的主要參數(shù)為:氣壓0.18MPa，直徑0.2mm的30球鑄鋼丸，噴射角度85°，噴射距離130mm，噴丸流速7kg/min，噴丸處理時間60min。等。這些結果是在拉伸或低能沖擊的條件下獲得的。另外，文獻[6 ~ 8]的作者發(fā)現(xiàn)，在沖擊磨損條件下，高錳鋼表面可以形成納米晶和非晶。

本文旨在觀察高錳鋼在噴丸過程中的變形過程，并在前人研究的基礎上探討其應變硬化機制。

1.【鋼管內(nèi)拋機】實驗方法

[5]

用JEM-200CX透射電子顯微鏡(TEM)和JEM-3010高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)觀察噴丸表層的顯微組織。用MH-5顯微硬度計測量樣品的顯微硬度。施加的載荷為0.49N，加載時間為10s。

2.【鋼管內(nèi)拋機】實驗結果及討論。

這是噴丸樣品橫截面的光學顯微結構照片。在地表以下約30微米的深度范圍內(nèi)，變形的滑移線非常明顯，表明發(fā)生了嚴重的塑性變形。

為了測量噴丸試樣的硬度沿厚度方向的變化，可以看出噴丸后試樣表面的硬度明顯升高，隨著深度的增加逐漸降低。與顯微結構不變的基體相比，試樣表面的硬度提高了一倍以上。

在外載荷作用下，離表面約200微米的奧氏體粗晶內(nèi)首先產(chǎn)生大量位錯，且位錯分布局部不均勻。由于應變和應變速率的進一步增加，不同的孿晶系統(tǒng)相互傳遞，將晶粒分割成亞微米到微米大小的碎片。在極高的應變和應變速率條件下，已經(jīng)形成了等軸納米晶體。晶粒細化到3 ~ 8 nm，晶粒尺寸非常均勻。SAED表明在納米顆粒之間有大角度的晶界。SEAD的衍射環(huán)來自奧氏體相，表明噴丸過程中沒有發(fā)生馬氏體相變。

在靠近無應變基體的過渡層(200μm深)中，應變較小，首先導致位錯增殖和滑移。除了位錯滑移，機械孿晶是另一種塑性變形方式。隨著應變和應變速率的增加，位錯密度不斷增加。當位錯滑移和交叉滑移受阻時，特別是晶體相對于外力的取向不利于滑移時，就會產(chǎn)生應力集中。當應力集中達到孿晶變形的臨界剪應力時，將通過肖克萊不完全位錯(1/6

3.【鋼管內(nèi)拋機】結論

(1)采用傳統(tǒng)噴丸工藝可以在高錳鋼表面獲得一定厚度的納米晶結構表層。從表面到大約20 μ m的深度形成奈奈美晶體

(2)奧氏體粗晶中位錯纏結通過位錯增殖、湮滅和重組逐漸過渡到位錯胞。在位錯運動和機械孿晶的反復作用下，Zzui終形成隨機取向的等軸納米晶結構。

(3)噴丸處理明顯強化了高錳鋼表層。隨著層深的減小，硬度急劇增加。試樣表層的加工硬化主要是由于晶粒細化、位錯硬化和孿晶硬化，而與相變硬化無關。

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