一种在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的方法

摘要

本发明涉及在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的表面处理方法，解决现有技术中存在的被处理材料表面粗糙度较大、表面光洁度不好、工件表面难以形成纳米晶体结构等问题。采用球形处理刀具在旋转的轴类金属材料表面进行滚动，同时球形处理刀具沿工件轴向运动，在材料表层产生塑性变形，使工件材料表层晶粒发生晶粒细化而形成梯度纳米组织，其变形层的深度达到100-300微米，工件材料表层晶粒尺寸由表面至内部依次为纳米尺寸晶粒、亚微米尺寸晶粒、变形晶粒及初始晶粒组织。本发明加工方法通过改善材料表层的微观结构提高材料整体的力学性能，从而提高材料的使用寿命。本发明加工方法投资少、操作简单方便。

主权项

一种在轴类金属材料表层形成纳米梯度组织的方法，其特征在于，采用球形处理刀具在旋转的轴类金属材料表面进行滚动，同时球形处理刀具沿被处理工件轴向运动，在材料表层产生塑性变形，使被处理工件材料表层晶粒发生晶粒细化而形成梯度纳米组织，其变形层的深度达到100‑300微米，被处理工件材料表层晶粒尺寸由表面至内部依次为纳米尺寸晶粒、亚微米尺寸晶粒、变形晶粒及初始晶粒组织；纳米层的厚度为5微米～30微米，亚微米层的厚度为50微米～100微米，变形晶粒层的厚度为50微米～200微米；球形处理刀具由1‑4个硬质合金球组成，球的直径从6毫米‑20毫米；被处理工件高速旋转，被处理工件旋转线速度在90毫米/秒‑300毫米/秒；球形处理刀具在车床刀具自动进给系统的刀架上做轴向单方向运动，对被处理工件表面每次加工的压下量从10微米/次‑40微米/次，加工次数从3次‑20次；球形处理刀具的轴向速度6毫米/分钟‑50毫米/分钟。