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20CrMnTi钢是我国最常用的齿轮钢,GDL-1钢是一种新开发用作钎杆的贝氏体钢。我国生产的齿轮和钎杆存在寿命短、可靠性差的问题,因而通过表面改性方法来提高其使用寿命意义重大,高压水射流喷丸作为一种可以替代传统喷丸的表面强化工艺,其应用前景广阔,但目前高压水射流喷丸技术在渗碳钢的研究应用还不够深入,为此本文针对两种渗碳钢进行后混合磨料水射流喷丸强化,研究了不同工艺参数下,20CrMnTi钢的表面完整性及接触疲劳性能和GDL-1钢表面完整性及拉压疲劳性能的变化规律,并且还研究了水喷丸后GDL-1钢残余应力的热松弛行为,得到以下主要结论:1.相同条件下,混合磨料的流量比玻璃磨料小,但冲蚀动能大,易导致材料表面发生脆性去除。考虑不同密度磨料对工件整体强化效果时,要综合考虑磨料密度,流量及速度这几个相互制约因素。2.相同水压下,混合磨料喷丸的20CrMnTi试样表面损伤情况更严重,粗糙度更大,且表层塑性变形程度比玻璃磨料喷丸的小,这可以从硬度,残留奥氏体,残余压应力等变化来验证,综合说明玻璃磨料喷丸后,试样的表面完整性更好。3.20CrMnTi试样经过玻璃磨料水喷丸后,接触疲劳寿命得到显著提升,300MPa下接触疲劳寿命较未水喷及200MPa水喷试样分别提高了6.8和2.1倍。未水喷试样属于麻点失效,200MPa、300MPa水喷试样基本都属于深层剥落,但300MPa试样的裂纹源位置更深。4.GDL-1钢经磨料水喷丸后,其表层脱碳层大部分被去除,表层硬度得到显著提升,组织和晶粒得到细化,残留奥氏体含量降低,并且形成约380μm的压应力层,此外,试样在磨料的撞击下表面形成有许多的凹坑和冲蚀沟痕,部分地方还出现脆性脱层,并在试样表面发现有玻璃磨料残留。抛光试样经过磨料水射流喷丸后,疲劳极限达526 MPa,较水喷前的提高了19%,且疲劳源全部在远离表面接近1/2R位置形成。5.残余应力的热松弛行为主要受保温时间和保温温度的影响。并证实Zener–Wert–Avrami方程不适合描述整个回复过程,要使用该方程就必须对其进行适当修改。