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高錳鋼作為傳統的耐磨材料，在重載和大沖擊磨損下具有高韌性和良好的耐磨性，廣泛應用于冶金、礦山、建材、鐵路、電子、煤炭等機械設備，如破碎機錘頭、齒板、砂漿墻、挖掘機鏟斗、球磨機襯板、鐵路轍叉等。關于高錳鋼的應變硬化，前人已經提出了許多應變硬化機制。變形造成的！或“馬氏體相變[1]、孿晶硬化[2]、位錯硬化[3 ~ 4]、應變時效實驗用的高錳鋼在150kg中頻感應爐中熔煉，達到一定的液體過熱溫度后出爐，澆鑄成龍骨試塊。化學成分(wt%)為:1.15C，12.5Mn，0.90Si，0.05S，0.09P，其余為Fe和少量其他殘留元素。試樣在1050℃加熱2小時，水淬后獲得單相奧氏體組織，晶粒尺寸約為100 ~ 200 μ m，噴丸試樣尺寸為40mm×75mm，噴丸采用氣動S170R噴丸機。噴丸工藝的主要參數為:氣壓0.18MPa，直徑0.2mm的30球鑄鋼丸，噴射角度85°，噴射距離130mm，噴丸流速7kg/min，噴丸處理時間60min。等。這些結果是在拉伸或低能沖擊的條件下獲得的。另外，文獻[6 ~ 8]的作者發現，在沖擊磨損條件下，高錳鋼表面可以形成納米晶和非晶。

本文旨在觀察高錳鋼在噴丸過程中的變形過程，并在前人研究的基礎上探討其應變硬化機制。

1.【鋼管內拋機】實驗方法

[5]

用JEM-200CX透射電子顯微鏡(TEM)和JEM-3010高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)觀察噴丸表層的顯微組織。用MH-5顯微硬度計測量樣品的顯微硬度。施加的載荷為0.49N，加載時間為10s。

2.【鋼管內拋機】實驗結果及討論。

這是噴丸樣品橫截面的光學顯微結構照片。在地表以下約30微米的深度范圍內，變形的滑移線非常明顯，表明發生了嚴重的塑性變形。

為了測量噴丸試樣的硬度沿厚度方向的變化，可以看出噴丸后試樣表面的硬度明顯升高，隨著深度的增加逐漸降低。與顯微結構不變的基體相比，試樣表面的硬度提高了一倍以上。

在外載荷作用下，離表面約200微米的奧氏體粗晶內首先產生大量位錯，且位錯分布局部不均勻。由于應變和應變速率的進一步增加，不同的孿晶系統相互傳遞，將晶粒分割成亞微米到微米大小的碎片。在極高的應變和應變速率條件下，已經形成了等軸納米晶體。晶粒細化到3 ~ 8 nm，晶粒尺寸非常均勻。SAED表明在納米顆粒之間有大角度的晶界。SEAD的衍射環來自奧氏體相，表明噴丸過程中沒有發生馬氏體相變。

在靠近無應變基體的過渡層(200μm深)中，應變較小，首先導致位錯增殖和滑移。除了位錯滑移，機械孿晶是另一種塑性變形方式。隨著應變和應變速率的增加，位錯密度不斷增加。當位錯滑移和交叉滑移受阻時，特別是晶體相對于外力的取向不利于滑移時，就會產生應力集中。當應力集中達到孿晶變形的臨界剪應力時，將通過肖克萊不完全位錯(1/6

3.【鋼管內拋機】結論

(1)采用傳統噴丸工藝可以在高錳鋼表面獲得一定厚度的納米晶結構表層。從表面到大約20 μ m的深度形成奈奈美晶體

(2)奧氏體粗晶中位錯纏結通過位錯增殖、湮滅和重組逐漸過渡到位錯胞。在位錯運動和機械孿晶的反復作用下，Zzui終形成隨機取向的等軸納米晶結構。

(3)噴丸處理明顯強化了高錳鋼表層。隨著層深的減小，硬度急劇增加。試樣表層的加工硬化主要是由于晶粒細化、位錯硬化和孿晶硬化，而與相變硬化無關。

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