表面轧制增材制件

表层残压强化

不额外换料的原位加工，把增材件的表面拉应力翻转为压应力，直接做出梯度强化层。

Zhao, Jiang · Quan, Guozheng · 张玉清 · Jiang, Lihe · Yu, Yanze

Journal of Materials Processing Technology 2024

参数信息

表面残余应力

-167.8 MPa

残余压应力深度

6–7 mm

强化层厚度

8 mm

表面硬度

566 MPa

表层晶粒尺寸

<1 μm

技术优势

拉应力翻转为压应力

轧制使沉积排气门表面最大残余拉应力从 208.6 MPa 降至 −167.8 MPa，抑制裂纹萌生。

压应力层深达 6–7 mm

残余压应力从轧制表面延伸至沉积区 6–7 mm，显著加深硬化范围。

梯度强化层约 8 mm

排气门表面获得约 8 mm 厚的梯度强化层，硬度从基体 314 MPa 升至轧制表面 566 MPa。

表面形成纳米晶

轧制表层形成 <1 μm 的纳米晶，提升表层强度。

应用场景

• 排气门强化：柴油机排气门表面强化，延长疲劳寿命。
• 增材制造后处理：作为增材制造后处理，改善残余应力分布。
• 表面强化：通过轧制引入压应力和纳米晶，实现表面强化。