【正文】 即： 1△V/V= ?馬 /?珠 =得體膨脹系數(shù)： △V/V=由于體膨脹系數(shù)是線膨脹系數(shù)的三倍 ,故?殘 2⑶ 綜合上面兩個(gè)情況 ,工件表面總的殘余拉應(yīng)力為：?殘 =?殘 1+?殘 2=1872+257=2129Mpa因?yàn)闅堄嗬瓚?yīng)力 ?殘 =2129Mpa工件強(qiáng)度極限 ?b=2023MPa，所以加工中產(chǎn)生磨削裂紋，裂紋方向與磨削方向垂直。磨削裂紋的產(chǎn)生 機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能例題 在外圓磨床上磨削一根淬火鋼軸，其強(qiáng)度極限?b=2023MPa，工件表面溫度升至 8000C，因使用冷卻液而產(chǎn)生回火。 磨削硬質(zhì)合金時(shí)，由于其脆性大，抗拉強(qiáng)度低以及導(dǎo)熱性差，所以特別容易產(chǎn)生磨削裂紋。有的磨削裂紋也可能不在工件的外表面，而是在表面層下成為肉眼難以發(fā)現(xiàn)的缺陷。工件材料的性質(zhì)和冷卻潤(rùn)滑液。輕磨削條件產(chǎn)生淺而小的殘余壓應(yīng)力，因?yàn)榇藭r(shí)沒有金相組織變化，溫度影響也很小，主要是塑性變形的影響在起作用。 表面層體積膨脹時(shí)，因?yàn)槭艿交w的限制，產(chǎn)生了壓應(yīng)力；反之產(chǎn)生拉應(yīng)力。而由于第2層的冷卻收縮，第 3層中的拉應(yīng)力有所減小。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能⑵ 熱態(tài)塑性變形 機(jī)械加工時(shí)，切削或磨削熱使工件表面局部溫升過高，引起高溫塑性變形。 當(dāng)磨削深度增大至 50μm時(shí)，磨削區(qū)最高溫度超過了相變臨界溫度，急冷時(shí)產(chǎn)生淬火燒傷，而再往里層則硬度又逐漸升高直至未受熱影響的基體組織。 未淬火鋼 為擴(kuò)散度低的珠光體，磨削時(shí)間短時(shí)不會(huì)發(fā)生金相組織的變化； 淬火鋼 極易相變。金相組織變化的原因 機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能磨削淬火鋼時(shí)表面層產(chǎn)生的燒傷有以下三種：① 回火燒傷 磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度而未超過相變溫度，則工件表面原來的馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象，轉(zhuǎn)化成硬度降低的回火組織 —— 索氏體或屈氏體；② 淬火燒傷 磨削區(qū)溫度超過相變溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，由于冷卻液的急冷作用，表層會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體，硬度較原來的回火馬氏體高，而它的下層則因?yàn)槔鋮s緩慢成為硬度降低的回火組織。金相組織變化的原因 機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能 磨削淬火鋼時(shí)，由于磨削燒傷，工件表面產(chǎn)生氧化膜并呈現(xiàn)出黃、褐、紫、青、灰等不同顏色，相當(dāng)于鋼的回火色。 由于砂輪導(dǎo)熱性差、切屑數(shù)量少，磨削過程中能量轉(zhuǎn)化的熱大部分都傳給了工件。 進(jìn)給量增大時(shí)，切削力增大，塑性變形程度也增大，因此硬化現(xiàn)象增大。冷作硬化產(chǎn)生的原因 機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能① 刀具 刀具的切削刃口圓角和后刀面的磨損量對(duì)于冷硬層有很大的影響，此兩值增大時(shí)，冷硬層深度和硬度也隨之增大。 冷作硬化產(chǎn)生的原因 機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能切削加工時(shí)表面層的硬化可能有兩種情況：完全強(qiáng)化 此時(shí)出現(xiàn)晶格歪扭以及纖維結(jié)構(gòu)和變形層物理機(jī)械性質(zhì)的改變；不完全強(qiáng)化 若溫度超過（ ~） T熔 （熔化絕對(duì)溫度），則除了強(qiáng)化現(xiàn)象外，同時(shí)還有回復(fù)現(xiàn)象，此時(shí)歪扭的晶格局部得到恢復(fù)，減低了冷硬作用；如果溫度超過 會(huì)發(fā)生金屬再結(jié)晶，此時(shí)由于強(qiáng)化而改變了的表面層物理機(jī)械性能幾乎可以完全恢復(fù)。冷作硬化的特點(diǎn)： 變形抵抗力提高（屈服點(diǎn)提高），塑性降低（相對(duì)延伸率降低）。⑥ 軸向進(jìn)給量 磨削時(shí)采用較小的軸向進(jìn)給量，則磨削后表面粗糙度較低。 圖 磨粒上的微刃機(jī)械加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度③ 砂輪速度 提高砂輪速度可以增加單位時(shí)間內(nèi)工件單位面積上的刻痕數(shù)，同時(shí)塑性變形造成的隆起量隨著砂輪速度的增大而下降，原因是高速下塑性變形的傳播速度小于磨削速度，材料來不及變形，因而粗糙度可以顯著降低。在滑擦作用下，被加工表面只有彈性變形，不產(chǎn)生切屑；在耕犁作用下，磨粒在工件表面上刻劃出一條溝痕，工件材料被擠向兩邊產(chǎn)生隆起，此時(shí)產(chǎn)生塑性變形但仍不產(chǎn)生切屑。 還有切削用量、冷卻潤(rùn)滑液和刀具材料等因素影響。當(dāng)不考慮刀尖圓弧半徑時(shí)： 當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量很小時(shí)，粗糙度主要由刀尖圓弧構(gòu)成：機(jī)械加工后的表面粗糙度圖 切削層殘留面積機(jī)械加工后的表面粗糙度物理因素 由圖知，實(shí)際粗糙度與理論粗糙度差別較大。表面層有裂紋、加工痕跡等各種缺陷，在動(dòng)載荷的作用下，可能引起應(yīng)力集中而導(dǎo)致破壞。因此表面內(nèi)應(yīng)力會(huì)降低零件的抗腐蝕性能。帶有不同殘余應(yīng)力表面層的零件，其疲勞壽命可相差數(shù)倍至數(shù)十倍。所以冷硬要適當(dāng)。含有石墨的鑄鐵件相當(dāng)于存在許多微觀裂紋，與有色金屬件一樣對(duì)應(yīng)力集中不敏感，表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響就不明顯。 但如果表面硬化過度，零件心部和表面層硬度差過大，會(huì)發(fā)生表面層剝落現(xiàn)象，使磨損加劇。圖 。件的技術(shù)條件時(shí)應(yīng)該根據(jù)零件工作的情況及有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定合理的粗糙度。 在表面粗糙度大于最佳值時(shí)，減小表面粗糙度值可減少初期磨損量。性的作用。機(jī)械加工后的表面質(zhì)量圖 表面幾何形狀⑵ 表面層的物理機(jī)械性能表面層冷作硬化（簡(jiǎn)稱冷硬）： 零件在機(jī)械加工中表面層金屬產(chǎn)生強(qiáng)烈的冷態(tài)塑性變形后，引起的強(qiáng)度和硬度都有所提高的現(xiàn)象。對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)生的表面質(zhì)量問題從理論上作出解釋，提出提高機(jī)械加工表面質(zhì)量的途徑。機(jī)械加工表面質(zhì)量是機(jī)械零件加工質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。是以機(jī)械零件的加工表面和表面層作為分析和研究對(duì)象的。本章提要表面質(zhì)量的含義 表面質(zhì)量是指機(jī)器零件加工后表面層的狀態(tài)。表面層金相組織的變化： 由于切削熱引起工件表面溫升過高，表面層金屬發(fā)生金相組織變化的現(xiàn)象。 兩個(gè)表面粗糙度值很大的零件接觸，最初接觸的只是一些凸峰頂部，實(shí)際接觸面積比名義接觸面積小得多，這樣單位接觸面積上的壓力就很大，當(dāng)壓力超過材料的屈服極限時(shí)，凸峰部分產(chǎn)生塑性變形；當(dāng)兩個(gè)零件作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生剪切、凸峰斷裂或塑性滑移，初期磨損速度很快。 但當(dāng)表面粗糙度小于最佳值時(shí)，零件實(shí)際接觸面積就增大，接觸面積之間的潤(rùn)滑油被擠出，金屬表面直接接觸，因金屬分子間的親和力而發(fā)生粘結(jié)（稱為冷焊），隨著相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行，粘結(jié)處在剪切力的作用下發(fā)生撕裂破壞。機(jī)械加工后的表面質(zhì)量 圖 ，粗糙度值相同，但輪廓形狀不同，其耐磨性相差可達(dá) 3~4倍。 表面粗糙度對(duì)耐磨性能的影響，還與 粗糙度的輪廓形狀及紋路方向有關(guān)。 表面層產(chǎn)生金相組織變化時(shí)，由于改變了基體材料原來的硬度，因而也直接影響其耐磨性。 加工紋路方向 對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響更大，如果刀痕與受力方向垂直，則疲勞強(qiáng)度將顯著降低。 表面層的內(nèi)應(yīng)力對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響很大。機(jī)械加工后的表面質(zhì)量對(duì)零件抗腐蝕性能的影響 零件表面粗糙度值越大，潮濕空氣和腐蝕介質(zhì)越容易堆積在零件表面凹處而發(fā)生 化學(xué)腐蝕 ，或在凸峰間產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起 電化學(xué)腐蝕 ，故抗腐蝕性能越差。機(jī)械加工后的表面質(zhì)量對(duì)零件的其它影響 表面質(zhì)量對(duì)零件的 配合質(zhì)量、密封性能及摩擦系數(shù) 都有很大的影響。零件表面經(jīng)過加工后，表面層的物理、機(jī)械、冶金和化學(xué)性能都變得和基體材料不同了。 主要是與被加工材料的性能及切削機(jī)理有關(guān)的物理因素的影響。 圖 塑性材料加工后表面的實(shí)際輪廓和理論輪廓機(jī)械加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度影響因素可歸納為三方面： 與磨削過程和砂輪結(jié)構(gòu)有關(guān)的幾何因素 與磨削過程和被加工材料塑性變形有關(guān)的物理因素 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)因素機(jī)械加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度 從幾何因素看，砂輪上磨粒的微刃形狀和分布對(duì)于磨削后的表面粗糙度是有影響的。磨削量是經(jīng)過很多后繼磨粒的多次擠壓因疲勞而斷裂、脫落，所以加工表面的塑性變形很大，表面粗糙度值越大。④ 工件速度 工件速度越大，單個(gè)磨粒的磨削厚度就越大，單位時(shí)間內(nèi)磨削工件表面的磨粒數(shù)減少，表面粗糙度值增大。機(jī)械加工后的表面粗糙度磨削加工后的表面粗糙度 另外，引起磨削表面粗糙度增大的主要原因還往往是 工藝系統(tǒng)的振動(dòng) 所致。冷硬的指標(biāo) : 通常用冷硬層的深度 h、表面層的