2.表面层物理力学性能
由于机械加工中力因素和热因素的综合作用，加工表面层金属的物理力学 性能和化学性能发生一定的变化，主要表现在以下几个方面：
1）表面层加工硬化（冷作硬化）。 2）表面层金相组织变化。 3）表面层产生残余应力。
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
1.表面质量对零件耐磨性的影响
图5-11
影响零件表面层物理力学 性能的因素及其改善措施
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
一、表面层的加工硬化
1.加工硬化的产生及衡量指标
在机械加工过程中，工件表面层金属受切削力的作用，产生强烈的塑性变 形，使金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、纤维化甚至破碎而引起的表面层的强度 和硬度增加，塑性降低，物理性能(如密度、导电性、导热性等)也有所变化。 这种现象称为加工硬化，又称为冷作硬化或强化。切削热在一定条件下会使金 属在塑性变形中产生回复现象，使金属失去加工硬化中所得到的物理力学性能， 这种现象称为弱化。
2)当工件表面层温度超过相变温度Ac3，如果这时有充分的切削液，则表面层 将急冷形成二次淬火马氏体，硬度比回火马氏体高，但很薄，只有几微米厚，其 下为硬度较低的回火索氏体和托氏体，导致表面层总的硬度降低，这称为淬火烧
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
3)当工件表面层温度超过相变温度Ac3，则马氏体转变为奥氏体，如果这时无 切削液，则表面硬度急剧下降，工件表层被退火，这种现象称为退火烧伤。
零件的磨损可分为三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶 段。
图5-3
图5-4
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
图5-5
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
2.表面质量对零件疲劳强度的影响
在交变载荷作用下，零件表面粗糙度、划痕、裂纹等缺陷最易形成应力集 中，并发展成疲劳裂纹，导致零件疲劳破坏。
表面残余应力会引起零件变形，使零件形状和尺寸发生变化，因此对配合 性质也有一定的影响。
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
三、表面完整性的概念
表面完整性的内容主要有： (1)表面形貌 (2)表面缺陷 (3)微观组织与表面层的冶金化学特性 1)微观裂纹。 2)微观组织变化，包括晶粒大小和形状、析出物和再结晶等的变化。 3)晶间腐蚀和化学成分的优先溶解。 4)对于氢氧等元素的化学吸收作用所引起的脆性等。 (4)表面层物Βιβλιοθήκη 力学性能 (5)表面层其他工程技术特性
图5-7 图5-8
第二节 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施
二、磨削加工的表面粗糙度
(1)与磨削砂轮有关的因素 主要是砂轮的粒度、硬度以及对砂轮的修整等。 (2)与工件材质有关的因素 包括材料的硬度、塑性、导热性等。
图5-9
图5-10
第二节 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施
(3)与加工条件有关的因素 包括磨削用量、冷却条件及工艺系统的精度与抗振性等。
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
图5-12
图5-13
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
磨削裂纹和残余应 力有着密切的关系，当 残余应力超过材料的强 度极限，材料表面就会 产生裂纹。影响产生磨 削裂纹的因素很多，主 要是围绕着“热”。
图5-14
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
表面残余应力对疲劳强度的影响极大。 表面层的加工硬化对疲劳强度也有影响。
3.表面质量对零件耐蚀性的影响
零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度值。 表面残余应力对零件耐蚀性也有较大影响。
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
4.表面质量对配合性质的影响
相配零件间的配合关系是用过盈量或间隙值来表示的。对间隙配合而言， 表面粗糙度值太大，会使配合表面很快磨损而增大配合间隙，改变配合性质， 降低配合精度。对过盈配合而言，装配时配合表面的波峰被挤平，减小了实际 过盈量，降低了连接强度，影响了配合的可靠性。所以对有配合要求的表面都 要求有较小的表面粗糙度值。
机械制造工艺学
WE WILL DO A GREAT JOB ! 主讲人：
第五章 机械加工表面质量
01
机械加工表面质量的含义及其 对零件使用性能的影响
0 影响表面粗糙度的工艺因素及 2 其改善措施
0 影响零件表面层物理力学性能 3 的因素及其改善措施
0 4
工艺系统的振动及其控制措施
机械加工表面质量的含义 及其对零件使用性能的影响
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
一、机械加工表面质量的含义
图5-1
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
表面质量的含义有两方面内容。
1.表面的几何特征
（1）表面粗糙度 （2）表面波度 （3）纹理方向
图5-2
第一节 机械加工表面质量的含义及其对零件使用性能的影响
2.影响磨削烧伤的因素及其改善措施
三、表面层金相组织变化与磨削烧伤
1.表面层金相组织变化与磨削烧伤原因
磨淬火钢时，在工件表面层上形成的瞬时高温将使表面金属产生以下三种金 相组织变化：
1)如果工件表面层温度未超过相变温度Ac3(一般中碳钢为720℃)，但超过马 氏体的转变温度(一般中碳钢为300℃)，这时马氏体将转变为硬度较低的回火托氏 体或索氏体，这称为回火烧伤。
影响表面粗糙度的 工艺因素及其改善措施
第二节 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施
一、切削加工的表面粗糙度
1.几何因素
图5-6
第二节 影响表面粗糙度的工艺因素及其改善措施
2.物理因素
影响切削加工表面粗糙度的物理因素： （1）工件材料的影响 （2）刀具几何参数的影响 （3）切削用量的影响 （4）刀具材料与刃磨质量的影响 （5）冷却润滑液的影响
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
第三节 影响零件表面层物理力学性能的因素及其改善措施
二、表面层的残余应力
1.表面层残余应力产生的原因
表面层残余应力的产生，主要有以下三种原因: （1）冷态塑性变形引起的残余应 （2）热态塑性变形引起的残余应力 （3）金相组织变化引起的残余应力
2.影响表面层残余应力及磨削裂纹的因素