吴亮 李玉胜

摘 要：利用旋转加速喷丸工艺（Rotational Assisted Shot Peening， RASP）对3Cr2W8V热作模具钢进行表面纳米化处理，采用光学显微镜、透射电镜、显微硬度计等分析测试手段对表面纳米化处理前后试样的微观组织及力学性能的变化进行研究。研究结果表明，经RASP处理后，3Cr2W8V钢的表面形成了纳米晶层，且自表面向心部呈晶粒尺寸梯度分布。与RASP处理前相比，处理后3Cr2W8V钢的表层硬度有了明显的提高。

关键词：热作模具钢;RASP处理;微观组织;力学性能

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热作模具钢因为具有较高的耐磨性、红硬性、热疲劳性、淬透性以及较好的韧性和耐熔损性等多种性能，广泛地使用在金属模铸、热挤压和热锻等行业。美国牌号H21钢因其良好的强韧性匹配成为国内外应用最广的一种热作模具钢，我国相应的牌号为3Cr2W8V，其化学成分（wt.%）如下：C0.30～0.40，Si≤0.40，Mn≤0.40，Cr2.20～2.70，W7.50～9.00，V0.20～0.50，p≤0.030，S≤0.030，余量为Fe。

近年来，基于严重塑性变形机理制备纳米块体材料的技术获得不断进展，金属材料表面化技术则是利用高速弹丸对金属表面进行高能打击，从而在材料表面获得晶粒尺寸为纳米尺度的微观组织，纳米化处理后的金属材料表面硬度、耐摩擦磨损、疲劳寿命等性能明显提高，从而备受学术界与工业界的关注[1-4]。纳米化机理主要是通过表面塑性变形使晶粒细化至纳米尺度[5]。采用这种方法制备的纳米化材料与其他方法相比，材料表面的晶体尺寸更细小，最表面可达到几个到几十个纳米，而且制备的材料是致密的，内部没有孔洞等缺陷，能更真实地反映材料的性能。……