激光冲击强化低碳钢可导致其表面改性,正成为研究中的热点问题,本文以AISI8620低碳钢为对象,在不同激光冲击工艺参数条件下,对激光冲击低碳钢的表面力学性能(包括残余应力、表层微硬度、表面粗糙度等)、微观强化机理以及表面耐磨性进行深入研究。获得以下主要结论和成果:　　 (1)对AISI8620低碳钢表面进行激光冲击强化处理,研究了激光冲击强化材料表面粗糙度、残余应力和表面微硬度。试验结果表明:激光冲击能够降低AISI8620低碳钢表面粗糙度,明显改善冲击区域的残余应力分布,较大幅度提高表面硬度。　　 (2)利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察微观结构,研究多次激光冲击强化AISI8620低碳钢微观结构演变。多次激光冲击AISI8620低碳钢微观结构演变过程可以描述为:(i)平行片状珠光体被打断成片段状;(ii)片段状珠光体被分裂成Fe3C颗粒,位错运动导致Fe3C颗粒消失在亚晶界附近,并且导致亚晶界分裂晶胞;(iii)亚晶界被细化成晶界。通过对上述演变过程的研究分析可知,多次激光冲击AISI8620低碳钢通过位错运动和碳原子弥散强化导致粗晶粒在近表面区域细化。　　 (3)研究不同功率密度下多次激光冲击对AISI8620低碳钢力学性能和耐磨损性能的影响。通过称量磨损量和磨损表面的SEM显微图分析磨损机理,采用透射电子显微镜(TEM)观察未冲击试样和激光冲击试样表层的微观结构。未抛光多次激光冲击试样在跑合磨损阶段,磨损率较大,当激光冲击试样表面的微凹坑被磨平时,磨损率降低,其原因可能为激光冲击会在试样表面产生微凹坑,微凹坑的存在导致金属表面粗糙度增加,耐磨性下降。试验结果表明:多次激光冲击可以显著提高AISI8620低碳钢的耐磨性。激光冲击在AISI8620低碳钢表层形成残余压应力层,虽然残余压应力会降低氧化磨损和粘着磨损的抗性,但是会提高疲劳磨损的抗性,将AISI8620低碳钢试样的耐磨性提高一倍,多次冲击耐磨性能更佳;随着载荷的增加,激光冲击的AISI8620低碳钢试样的平均摩擦系数呈现出缓慢增加的趋势。