形变强化种类?

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形变强化是不是就是加工硬化?

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表面喷丸是表面形变强化,整体强化有哪些方法?

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working hardening：随着塑性变形量的增加，金属流变强度也增加，这种现象称为形变强化或加工硬化.
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1 表面形变强化原理
' _3 ?! `( K' L6 }  Q7 D5 w0 A6 ?通过机械手段（滚压、内挤压和喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层（此形变硬化层的深度可达0.5～1.5mm），从而使表面层硬度、强度提高。
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2 表面形变强化工艺分类
/ V5 V! h5 }3 U: e  C/ Q/ \6 N表面形变强化主要有喷（抛）丸、滚压和孔挤压等三种工艺。

2.1喷丸强化工艺
, i) i+ c) F  }喷丸是国内外广泛使用的一种在再结晶温度以下的表面强化方法，可显著提高抗弯曲疲劳、抗腐蚀疲劳、抗应力腐蚀疲劳、抗微动磨损、耐蚀点（孔蚀）能力，它具有操作简单、耗能少、效率高、适应面广等优点，是金属材料表面改性的有效方法。
* j* w% p& U3 E; @7 X2.1.1喷丸强化工艺的工作原理
喷丸处理是一种严格控制的冷加工表面强化处理工艺，其工作原理是：利用球形弹丸高速撞击金属工件表面，使之产生屈服，形成残余压缩应力层。形成压缩应力层的目的是预防工件疲劳破坏，把易产生疲劳破坏裂纹部位的抗应力转为压应力，从而有效地控制裂纹扩展。
2.1.2喷丸强化的发展状况
& ^1 P; o9 P7 y' p% d1908年,美国制造出激冷钢丸,金属弹丸的出现不仅使喷砂工艺获得迅速发展,而且导致了金属表面喷丸强化技术的产生。1929年,在美国由Zimmerli等人首先将喷丸强化技术应用于弹簧的表面强化,取得了良好的效果。20世纪40年代，人们就发现了喷丸处理可在金属材料表面上产生一种压缩应力层，可以起到强化金属材料、阻止裂纹在受压区扩展的作用。到了20世纪60年代，该工艺逐步应用于机械零件的强化处理上。20世纪70年代以来，该工艺已广泛应用于汽车工业，并获得了较大的经济技术效益，如机车用变速器齿轮、发动机及其他齿轮均采用了喷丸强化工艺，大幅度提高了抗疲劳强度。
进入20世纪80年代后，喷丸处理技术在大多数工业部门，如飞机制造、铁道机车车辆、化工、石油开发及塑料模具、工程机械、农业部门等推广应用，到了20世纪90年代其应用范围进一步扩大，如电镀前进行喷丸处理可防止镀层裂纹的发生。
最近几年，随着工业技术的迅猛发展和需求，人们对这一操作简单，效果显著的表面处理技术给予了极大的关注，开发了多种新工艺，下面将介绍包括机械喷丸在内的多种新喷丸工艺的原理和特点逐一介绍。
2.1.2.1机械喷丸
% a- \$ c- z/ D2 J% \大量弹丸在压缩空气的推动下，形成高速运动的弹丸流不断地向零件表面喷射，使金属晶体发生晶粒破碎、晶格扭曲和高密度错位，足够长的时间后，以冷加工的形式使工件表面金属材料发生塑性流动，造成重叠凹坑的塑性变形，在生成凹坑的过程中引起压应力并拉伸表面结构，这一变化过程被工件内部未受锤击的部分所阻挡，因此在工件表面和近表面形成残余的压应力，从而显著地提高了材料的物理和化学性能。
传统的喷丸强化因其具有提高金属零构件抗疲劳断裂能力而得到广泛应用，但也存在不少问题而影响其发展广度和深度：（1）受零构件的凹槽部位和丸粒不能有效撞击难以达到部位的限制，产生喷丸死角，造成喷丸强度不足；（2）受喷丸强化表面粗糙度的限制；（3）受环境污染的限制。因此，为满足更高的要求，人们有提出了各种不同的新工艺以满足要求。
/ V/ w+ _+ P' {9 \$ }  ?. N2.1.2.2激光喷丸
激光喷丸强化是一项新技术。20世纪70年代初，美国贝尔实验室就开始研究高密度激光束诱导的冲击波来改善材料的疲劳强度。
激光喷丸的机理是：短脉冲的强激光透过透明的约束层（水帘）作用于覆盖在金属板材表面的吸收层上，汽化后的蒸气急剧吸收激光能量并形成等离子体而爆炸产生冲击波，由它引起在金属零件内部传播的应力波，当应力波峰值超过零件动态屈服强度极限时，板料表面发生了塑性变形，同时由于表面的塑性变形使表层下发生的弹性变形难以恢复，因此在表层产生残余压应力。
8 ?! e) J, i9 l# A与传统的机械喷丸强化相比，激光喷丸强化具有以下鲜明的特点和优势：（1）光斑大小可调，可以对狭小的空间进行喷丸，而传统机械喷丸受到弹丸直径等因素的限制则无法进行；（2）激光脉冲参数和作用区域可以精确控制，参数具有可重复性，可在同一地方通过累计的形式多次喷丸，因而残余压应力的大小和压应力层的深度精确可控；（3）激光喷丸形成的残余应力比机械喷丸的残余应力大，其深度比机械喷丸形成的要深；(4)激光喷丸使得零件表面塑性变形形成的冲击坑深度仅为几个 ；（5）适用范围广、对炭钢、合金钢、不锈钢、可锻铸铁、球墨铸铁、铝合金及镍基高温合金等材料均适用。
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2.1.2.3高压水射流喷丸强化工艺
高压水射流喷丸强化工艺是近30年来迅猛发展起来的一项新技术，在20世纪80年代末，Zafred首先提出了利用高压水射流进行金属表面喷丸强化的思想。
- b3 V- z; N7 Z3 \. S: Q8 y高压水射流喷丸强化机理：就是将携带巨大能量的高压水射流以某种特定的方式高速喷射到金属零构件表面上，使零构件表层材料在再结晶温度下产生塑性形变（冷作硬化层），呈现理想的组织结构（组织强化）和残余应力分布（应力强化），从而达到提高零构件周期疲劳强度的目的。
与传统喷丸强化工艺相比，高压水射流喷丸强化技术具有以下特点：（1）容易对存在狭窄部位、深凹槽部位的零件表面及微小零件表面等进行强化；（2）受喷表面粗糙度值增加很小，减少了应力集中，提高了强化效果；（3）无固体弹丸废弃物，符合绿色材料选择原则，不因弹丸破损而降低表面可靠性；（4）低噪声、无尘、无毒、无味、安全、卫生有利于环境保护和操作者的健康。高压水射流喷丸强化技术先进、优势明显，具有广阔的应用前景。
2.1.2.4微粒冲击
最近日本研究者提出了一种微粒冲击技术，这种方法可大大简化因为想同时提高金属零部件表面硬度、耐疲劳强度、耐磨性能并且降低表面粗糙度，而先后进行喷丸强化、表面研磨和抛光处理的做法。
与传统喷丸强化相比，微粒冲击方法采用的弹丸直径小，冲击速度快，硬度提高，处理后工件表面硬度增加的幅度大，表面的粗糙度小，而且通过残余应力分析，微粒冲击样品的最大残余应力则在表面以下100 处，其存在深度大于微粒冲击，因此与喷丸相比，微粒冲击工件的表层硬度与普通喷丸处理的工件表面硬度相当，但微粒冲击明显降低了工件表面粗糙度，可使得耐磨特性得到了显著的提高，因此可延长被加工工件的使用寿命。
2.1.2.5超声/高能喷丸
0 z$ @( W2 Y4 s0 G中国科学院沈阳金属研究所对传统喷丸技术进行了改经，开发了喷丸（高频）和高能喷丸（低频）技术，实现了多种金属材料的表面纳米化，依对304不锈钢的研究表明，随着高能喷丸处理时间的增加，金属中马氏体的含量增加，到一定时间后达到饱和，金属材料表面纳米化可显著提高材料的表面硬度，还可以明显降低氮化温度、缩短氮化时间。
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8 n4 U/ J" p8 r0 y  P2.1.3喷丸强化发展趋势
伴随这现代工业的快速发展,对机械产品零件表面的性能要求越来越高,改善材料表面性能,延长零件使用寿命,节约资源,提高生产力,减少环境污染已成为表面工程技术新的挑战。作为表面工程技术分支的表面喷丸强化技术面对这些机遇和挑战,将在加强理论研究的基础上发展新技术、新方法、新工艺、新设备和设备控制技术。
; B8 o: e; H/ J& h7 M6 n& o其主要研究方向是: 理论研究,也就是研究各种单一喷丸和复合喷丸的强化机理、喷丸提高零构件疲劳和接触疲劳强度的机制、喷丸过程力的作用形式及对表面（变形层厚度、粗糙度等）的影响、喷丸参数（弹丸材质、硬度、直径等）对喷丸强度的影响、喷丸使残余奥氏体转变为马氏体后材料的稳定性及耐磨性等；研究喷丸工艺和其他强化工艺方法的有机结合;加大开发新型、高效、低耗的喷丸设备和弹丸属性对喷丸强化效果的影响；着力解决传统喷丸强化工艺由于喷表面粗糙度、绿色喷丸等方面存在的问题。
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+ y8 m' e0 d* [2.2 滚压强化工艺
$ A" Y- L6 i( J+ l4 O3 T滚压强化工艺是一种无切削加工工艺，表面滚压可以显著地提高零件的疲劳强度，并且降低缺口敏感性。
7 j4 b/ J, F# F$ G) a1 X8 V- Z2.2.1滚压强化原理
利用特制的滚压工具,对零件表面施加一定压力,使零件表面层的金属发生塑性变形,从而提高表面粗糙度和硬度,这种方法叫做滚压,又称无屑加工。表面滚压特别适用于形状简单的大零件，尤其是尺寸突然变化的结构应力集中处，如火车轴的轴径等，表面滚压处理后，其疲劳寿命都有了显著提高。
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滚轮滚压加工可加工圆柱形或锥形的外表面和内表面曲线旋转体的外表面、平面、端面、凹槽、台阶轴的过渡圆角。滚压用的滚轮数目有1、2、3。单一滚轮滚压只能用于具有足够的工件；若刚度工件较小，则需用2个或者3个滚轮在相对的方向上同时进行滚压，以免工件弯曲变形，

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形变
3 r; `* m3 X# C, J* T# P  d+ U8 z+ C凡物体受到外力而发生形状变化谓之“形变”。物体由于外因或内在缺陷，物质微粒的相对位置发生改变，也可引起形态的变化。形变的种类有：
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0 j4 b! O% k* h1.纵向形变：杆的两端受到压力或拉力时，长度发生改变；
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1 W; D0 P/ _# k; l7 Z5 D9 `* `2.体积形变：物体体积大小的改变；

3.切变：物体两相对的表面受到在表面内的（切向）力偶作用时，两表面发生相对位移，称为切变；
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4.扭转：一圆柱状物体，两端各受方向相反的力矩作用而扭转，称扭转形变；
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5.弯曲：两端固定的钢筋，因负荷而弯曲，称弯曲形变。
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无论产生什么形变，都可归结为长变与切变。

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金属材料的强化方法
金属材料的强化途径，主要有以下几个方面；
$ F5 ]% R# y" N! o+ l/ H  H" F5 y(1)结晶强化。结晶强化就是通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能。它包括：
1） 细化晶粒。细化晶粒可以使金属组织中包含较多的晶界，由于晶界具有阻碍滑移变形作用，因而可使金属材料得到强化。同时也改善了韧性，这是其它强化机制不可能做到的。
2） 提纯强化。在浇注过程中，把液态金属充分地提纯，尽量减少夹杂物，能显著提高固态 金属的性能。夹杂物对金属材料的性能有很大的影响。在损坏的构件中，常可发现有大量的夹杂物。采用真空冶炼等方法，可以获得高纯度的金属材料。
(2)形变强化。金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。这是由于材料在塑性变形后
位错运动的阻力增加所致。
(3)固溶强化．通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料得到强化称为固溶强化。
(4)相变强化。合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，称为相变强化。

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喷丸处理是一种表面强化处理.是用砂粒（石英砂、钢砂和铁砂）高速撞击在材料表面,使其表面产生形变强化层.
7 ?0 A2 j9 S. z' ^7 }, T其他的表面处理方法：材料表面是指其直接与外界接触并在各种作用下发生物理、化学现象的区域，它是材料与周围介质之间的过渡区。材料的失效往往发生在表面，因而对表面施以特殊处理更具有实际意义表面强化处理是材料表面处理的重要领域。它是通过使材料表层产生相变、改变表层的化学成分、改变表层的应力状态以及提高表层的冶金质量等途径来改变材料表面性能从而达到强化表面的目的。目前生产中常用的表面强化处理方法有以下几种: 1.表面覆盖层强化法，使材料表面获得特殊性能的覆盖层，如气相沉积层、镀覆层、喷涂层等，以达到提高强度、耐磨、耐蚀、耐疲劳等目的。2.表面形变强化法，表面通过喷丸、滚压、挤压等产生形变强化层，从而获得较高的疲劳强度的工艺方法。3.表面热处理强化法。通过化学热处理(如渗碳、渗氮、渗硼等)、表面淬火(感应加热、火焰加热表面淬火)等方法使表面强化。4.表面复合处理强化法将两种以上的表面强化工艺复合用于同一工件上，在性能上可以发挥各自优点的处理方法。如渗氮后进行高频感应表面淬火，镀覆后进行热扩散等。

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原来喷丸也是形变强化啊