激光冲击对海洋工程用E690钢微观组织及性能的影响

作者：杨青天; 张永康; 池元清; 刘江文; 王铀; 勾俊峰^*; 莫兆溢; 谭桂斌; 李顺利

来源：表面技术, 2023, 52(11): 439-447.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2023.11.038

• 激光冲击
• 微观组织
• 纳米压痕
• 摩擦系数
• 耐磨损性能
• 磨损机制

目的 提高E690钢的耐磨损性能。方法 将E690钢基体经磨床打磨后进行超声清洗，利用PROCUDO?200激光冲击系统，对其表面施加冲击强化处理。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析激光冲击（LSP）对E690钢微观组织结构的影响。通过显微硬度测试、纳米压痕测试、干滑动摩擦磨损试验，评价未冲击处理和LSP处理E690钢试样的硬度、弹塑性性质和耐磨损性能。结果 LSP作用下，E690钢基体表层晶粒尺寸细化，形成明显的梯度结构，试样的相组成仍然为α相和γ相，但α相最强衍射峰的半高宽由0.218°增大到0.266°。LSP处理后，E690钢基体表层残余应力转变为较大的残余压应力，最大残余应力达到–268 MPa。LSP处理E690钢的影响层深度约为700μm，表面硬度为(302.5±12.2)HV100，与未冲击处理试样相比，提高了8.7%。LSP处理E690钢试样的弹性模量为(419.80±8.79) GPa，提高了21.4%，弹性恢复功略有提高。LSP处理使得E690钢的摩擦系数由0.59±0.03减小为0.55±0.03，同时使其磨损率降低了32%。未冲击处理和LSP处理E690钢试样的磨损机制为黏着磨损、氧化磨损和磨粒磨损。结论 LSP处理可有效改善E690钢基体表层的微观组织，形成明显的冲击影响层深度，有效提高E690钢基体的硬度和弹性模量，降低其滑动摩擦系数。此外，LSP处理有效提高了E690钢的耐干滑动磨损性能。

• 单位
  广东工业大学; 哈尔滨工业大学