离子镀铝对AISI 4340钢表面完整性与疲劳性能的影响

贾天一, 鲍其鹏, 麦嘉琪, 秦锐, 宇波, 詹中伟

doi:10.19289/j.1004-227x.2025.11.003

电镀与涂饰 ›› 2025, Vol. 44 ›› Issue (11) : 12 -18. DOI: 10.19289/j.1004-227x.2025.11.003

离子镀铝对AISI 4340钢表面完整性与疲劳性能的影响

贾天一, 鲍其鹏, 麦嘉琪, 秦锐, 宇波, 詹中伟

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摘要

[目的]研究离子镀铝工艺对AISI 4340钢表面完整性与疲劳性能的影响。[方法]以回火态AISI 4340钢为基材，在吹砂预处理后采用离子气相沉积(IVD)技术在试样表面制备厚度分别为10μm和16μm的铝层。利用扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LCM)及X射线残余应力仪，对比了不同工序后试样的微观组织结构、表面粗糙度及残余应力分布。分析了离子镀铝工艺对AISI 4340钢疲劳性能的影响机制。[结果]吹砂显著提高了基材的表面粗糙度，并产生大量微坑，在受力时引发应力集中，导致材料疲劳性能大幅下降(降幅达12.2%)。经致密化处理的离子镀铝层表面形成约200 MPa的浅层残余压应力，由于镀铝层的塑性缓冲作用，该应力未对基体表面产生影响。[结论]吹砂导致的表面粗糙度增大与缺陷形成是导致AISI 4340钢疲劳性能下降的主要原因，而离子镀铝工艺对其疲劳性能的影响相对有限。