第十五届全国表面工程青年学术会议

本文研究了超声表面滚压（USRP）与等离子渗氮（PN）复合工艺对17-4PH不锈钢表面完整性及扭转疲劳性能的影响，通过分析表面粗糙度、显微硬度、残余应力、微观组织及断口形貌，揭示表面复合强化机理。结果表明，经4次USRP处理后，试样表面粗糙度最低，Ra值达0.325 μm；经8次USRP处理后，表面压应力增至-507.6 MPa，显微硬度提高至448.4 HV，这主要归因于USRP诱导的剧烈塑性变形所引起的晶粒细化和位错密度增加。在USRP预处理5次的基础上进行等离子渗氮（U5+PN）后，试样表面显微硬度进一步提升至1338.14 HV。在842 MPa的应力水平下，U5+PN试样的扭转疲劳寿命达到未处理基材试样的17.7倍。疲劳性能的提升主要是有两方面原因，超声滚压形成的细晶组织促进了梯度氮化层的形成，缓解了渗氮层与基体界面处的硬度突变；表面粗糙度降低有效抑制了裂纹萌生，残余压应力增大阻碍了裂纹扩展，以及表层高显微硬度提供了良好的抗疲劳损伤能力，这些协同作用共同提升了疲劳性能。
 

17-4PH不锈钢；超声表面滚压加工；离子渗氮；表面完整性；疲劳性能