液固前混合水射流喷丸强化是一种新兴的表层改性技术,在高硬度材料改性领域具有广阔的应用前景。当前,在对高硬度渗碳钢零件实施改性过程中,混合射流的工艺参数与改性效果之间的关系仍未完全明确,改性的相关机理仍需深入研究。本文以18Cr Ni Mo7-6渗碳钢为试样,研究了前混合水射流改性装备及其工艺参数对改性效果的影响,展开了以下研究工作。对水流、丸粒冲击作用过程进行分析。以赫兹接触理论为基础推导了丸粒冲击压力的计算式,发现对于18Cr Ni Mo7-6渗碳钢材料,射流系统压力达到35 MPa时,混合射流中的液相不能使材料表面产生形变,而丸粒的冲击是试样表面强化的主要原因,该结论在本研究中通过相关的试验进行了验证。在混合射流装备方面,开展了前混合水射流系统压力差对混合比影响的研究。发现混合比随着压力差的增加而增加,增大纯水支路与减小磨料支路液阻能够有效减小混合比,但丸粒材质对混合比影响较小。在水丸支路阻尼一定的条件下,磨料罐中的丸粒数量不会影响到最终射流中的混合比,这为改性工艺的稳定性提供了设备保障。在设备研究的基础上,运用单因素试验的方法对前混合水射流工艺展开了研究,工艺条件为靶距、喷嘴入口压力、喷嘴移速、丸粒参数。研究发现随着靶距的增加,有效作用域宽度增加但最大深度减小;表面粗糙度、表面残余应力降低,但最大残余应力及对应层深变化不明显;结合试样尺寸形状,10-20 mm是改性中较优的靶距范围。随着喷嘴入口压力的增加,有效作用域宽度及最大深度增加;表面粗糙度值增大,当射流压力达到25 MPa后,粗糙度值增加量有明显的跃升;表层残余应力随压力增加而增加,但增加幅度逐渐降低;16-25 MPa是改性中较优的压力范围。随着喷嘴移速的增加,试样表面逐渐平整,表面粗糙度降低;但残余应力层深度变化不明显,试样表面及最大残余应力逐渐减小,当移速到240 mm/min后残余应力值降低较明显;综合加工效率及表面性能因素,60-180 mm/min是改性中较优的喷嘴移速范围。在丸粒方面,改性过程中使用铸钢丸相对于高硬度钢丝切丸能够得到较好的表面粗糙度,但残余应力值及层深均小于后者,证明了高硬度钢丝切丸能够获得较优的残余应力场。根据试验结果并综合考虑成本等因素,得到了能够满足标准试样改性需求的工艺参数组合。