激光增材成型316L不锈钢表面喷丸强化工艺及磨损行为研究OA

目的旨在提升激光增材成型316L不锈钢表面耐磨性能并阐明其减磨机理。方法通过喷丸强化工艺对激光粉末床熔融成型的316L不锈钢表面进行强化处理,系统分析了材料成型制造方式及喷丸工艺参数(丸粒直径与压力)对其组织与摩擦磨损性能的影响。借助摩擦磨损试验机、金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、三维激光共聚焦显微镜(3D/CLM)、维氏显微硬度测试计综合评价了处理前后的表面形貌、截面显微组织、硬度梯度及干摩擦磨损行为,并与相同处理的铸态试样进行对比。结果喷丸处理能有效消除激光增材成型特有的近表面孔隙缺陷,诱导表层发生剧烈塑性变形,形成厚度60~151μm的细晶硬化层,其中采用0.6 MPa气压和0.3 mm直径丸粒进行喷丸处理时细晶硬化层约为151μm,硬度约为375HV,较芯部提升约56%,其磨损率较未处理试样磨损率下降约71.8%,较相同处理的铸态试样下降约33.2%。结论激光增材成型的316L不锈钢表面抗磨损强化效果高度敏感于工艺参数和成型方式,关键在于利用喷丸处理构建一个缺陷少、硬度梯度合理、残余压应力有益的表面状态。处理压力和丸粒直径过小无法产生足够厚度和强度的表面硬化层,接触面以氧化磨损为主要特征;处理压力和丸粒直径过大虽能提高表面硬度,但会因引入微裂纹与粗糙化而诱发疲劳剥落,削弱耐磨性;较优的处理参数(d=0.3 mm,p=0.6 MPa)下能在有效去除原始缺陷的同时避免引入新损伤,磨损机制转变为磨损率较低的二体磨粒磨损,且激光增材成型特有的非平衡多层次组织经喷丸处理后抗磨损性能相较于铸态组织更优秀。