⑵热态塑性变形
机械加工时，切削或磨
削热使工件表面局部温
升过高，引起高温塑性
变形(图8.10为因加工
温度而引起残余应力的
202示1/3/9意图)
授课：X的高温会引 起表面的相变。
• 实际机械加工后的表面 层残余应力及其分布， 是上述三方面因素综合 作用的结果，在一定条 件下，其中某一或二种 因素可能主导作用。(图 8.11所示为三类磨削条 件下产生的表面层残余 应力)
• 磨削淬火钢时表面层烧伤有以下三种：
①回火烧伤
磨削区温度超过马氏体转变温度而未超过相变温度;
②淬火烧伤
磨削区温度超过相变温度 (用冷却液时);
③退火烧伤
不用冷却液进行干磨削时，磨削区温度超过相变温
202度1/3/，9 工件表层被退火。授课：XXX
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8.3.2.2影响磨削加工时金相组织 变化的因素
8.1.2.4对零件的其它影响
• 表面质量对零件的配合质量、密封性能及磨擦系 数都有很大的影响。表面粗糙度值越大，对动配
合来说，使用不久就会使配合性质发生变化；对
静配合来说，压装时会减少过盈量。表面层有裂
纹、加工痕迹等各种缺陷，在动载荷的作用下，
可能引起应力集中等。
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8.2机械加工后的表面粗糙度 8.2.1切削加工后的表面粗糙度
• 表面粗糙度、表面波度。 ⑵表面层的物理机械性能
• 表面导冷作硬化、表面层金相组织的变化、 表面层残余应力
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8.1.2表面质量对零件使用性能的影响 8.1.2.1对零件耐磨性的影响
• 如图7.17所示，最
初接触的只是一些
凸峰顶部，实际接
③砂轮速度(提高砂轮速度增加工件刻痕数和材料来不及变形)
④工件速度(工件速度越大，表面粗糙度值增大)
⑤径向进给量(增大磨削径向进给量将增加塑性变形的程度从而增 大粗糙度)
⑥轴向进给量(磨削时采用较小的轴向进给量，则磨削后表面粗糙 度较低)
另20外21/3，/9 工艺系统的振动引起粗授课糙：X度XX增大。
②切削用量
VC
冷硬 ；f
③被加工工件材料
冷硬 ，但f 较小 冷硬
被加工工件材料硬度愈低、塑性愈大，切削后 的冷硬现象愈严重
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8.3.2机械加工后表面层金相组织的变化 8.3.2.1金相组织变化的原因
• 磨削时，温度可上升到400～1000 oC，甚至更高。
出现金相织的变化，强度和硬度下降，产生残余应 力，甚至引起裂纹，这就是磨削烧伤现象。
第八章： 机械加工表面质量
（约4学时）
本章提要
• 本章旨在研究零件表面层在加工中的变化和发生 变化的机理，掌握机械加工中各种工艺因素对表面 质量的影响规律，运用这些规律来控制加工中的各 种影响因素，以满足表面质量的要求。
• 本章主要讨论机械加工表面质量的含义、表面质
量对使用性能的影响、表面质量产生的机理等。
8.2.1.1几何因素*
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8.2.1.2物理因素
• 由图8.6可知，
切削加工后表面
的实际粗糙度与
理论粗糙度有比
较大的差别，它
与被加工材料的
性能及切削机理
有关物理因素的
影响有关。韧性
越好的材料塑性
变形就越大，且
容易出现积屑瘤
与鳞刺，使粗糙
度严重恶化。
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8.3机械加工后的表面层物理机械性能 8.3.1机械加工后表面层的冷作硬化*
8.3.1.1冷作硬化产生的原因
• 切削或磨削
加工时，表
面层金属由
于塑性变形
使晶体间产
生剪切滑移，
晶格发生拉
长、扭曲和
破碎而得到
强化。
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8.3.1.2影响冷作硬化的主要因素
①刀具
刀具的切削刃口圆角和后刀面的磨损量对于冷 作硬层有很大影响。前角减少时，冷硬也增大。
对生产现场中发生的表面质量问题，如受力变形、
磨削烧伤、裂纹和振纹等问题从理论上作出解释，
提出2021提/3/9 高机械加工表面授质课：量XXX的途径。
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8.1机械加工后的表面质量 8.1.1表面质量的含义
表面质量是指机器零件加工后表面层的状 态。它有下面两部分：
⑴表面层的几何形状（图见下一幻灯片）
触面积比名义接触
面积小得多。图8.2
所示是实验所得的
不同表面粗糙度对
初期磨损量的影响
曲线。图8.4所示两
摩擦表面粗糙度纹
路方向对零件耐磨
性202的1/3/9影响。
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8.1.2.2对零件疲劳强度的影响
• 零件表面微观不平与表面的缺陷一样都会 产生应力集中现象；零件表面的冷硬层能 够阻碍裂纹的扩大和新裂纹的出现，可以 提高零件的疲劳强度(但冷硬层过深或过硬 则容易产生裂纹，反而会降低疲劳强度)
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8.2.2磨削加工后表面粗糙度
• 影响磨削后表面粗糙度的因素也可归纳为三个方面：
①与磨削过程和砂轮结构有关的几何因素；
②与磨削过程和被加工材料塑性变形有关的物理因素；
③工艺系统的振动因素
• 为了降低表面粗糙度值，应考虑以下主要影响因素：
①砂轮的粒度(粒度愈细)
②砂轮的修整(修整质量越高，等高微刃(图8.7)就越多)
①工件材料为低碳钢时不会发生相变。 高合金钢如轴承钢、高速钢、镍铬钢等 传热性特别差易出现磨削烧伤
②磨削温度、温度梯度及冷却速度等可 引起工件表面金相组织发生不同变化。
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8.3.3机械加工后表 面层的残余应力
8.3.3.1残余应力产 生的原因
⑴冷态塑性变形
机械加工时，表层金属 产生强烈塑性变形。
• 另外：影响残余应力的
工艺因素主要是刀具的
前角、切削速度以及工
件材料的性质和冷却润
滑液。
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8.3.3.2磨削裂纹的产生
• 磨削加工中热态塑
性变形和金相织变
化的影响较大，故
大多数磨削零件的
表面层往往有残余
拉应力。当残余拉
• 表面层残余的压应力能够部分地抵消工作 载荷施加的拉压力，延缓疲劳裂纹扩展。 而残余拉应力容易使已加工表面产生裂纹 而降低疲劳强度。
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8.1.2.3对零件抗腐蚀性能的影响
• 零件表面粗糙度值越大，抗腐蚀性能越差。表面 冷硬和金相组织变化都会产生内应力。零件在应 力状态下工作时，会产生腐蚀，降低零件的抗腐 蚀性能。