【文章內(nèi)容簡介】 表面層的冷硬 觀看動畫 （ 2）表面層冷作硬化的程度的影響因素 表面層冷作硬化的程度決定于產(chǎn)生塑性變形的力 、 變形速度及變形時的溫度 。 力越大 ， 塑性變形越大 ， 則硬化程度越大；速度越大 ， 塑性變形越不充分 ， 則硬化程度越小；變形時的溫度不僅影響塑性變形程度 ，還會影響變形后金相組織的恢復(fù)程度 。 切削加工時表面層的硬化可能有兩種情況：完全強化和不完全強化 。 機械加工時表面層的冷作硬化就是強化作用和回復(fù)作用的綜合結(jié)果 。切削溫度越高 、 高溫持續(xù)時間越長 、 強化程度越大 ， 則回復(fù)作用也就越強 。 影響冷作硬化的主要因素 ① 刀具 刀具的切削刃口圓角和后刀面的磨損量對于冷硬層有很大的影響 ， 此兩值增大時 ， 冷硬層深度和硬度也隨之增大 。 前角減少時 ，冷硬也增大 。 ② 被加工材料 被加工材料硬度愈低 、 塑性愈大 ， 切削后的冷硬現(xiàn)象愈嚴(yán)重 。 ③ 切削用量 切削速度增大時 ， 刀具與工件接觸時間短 ， 塑性變形程度減少 ，同時會使溫度增高 ， 有助于冷硬的回復(fù) ， 所以硬化層深度和硬度都有所減少 。 進給量增大時 ， 切削力增大 ， 塑性變形程度也增大 ， 因此硬化現(xiàn)象增大 。 但在進給量較小時 ， 由于刀具的刀口圓角在加工表面單位長度上的擠壓次數(shù)增多 ， 因此硬化傾向也會增大 。 徑向進給量增大時 ，冷硬層深度也有所增大 ， 但其影響程度不顯著 。 機械加工后表面層金相組織的變化 8． 3． 2． l 金相組織變化的原因 (1) 磨削加工時 : 切削力比其它加工方法大數(shù)十倍 ， 切削速度也特別高 ,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 。 磨削時 ， 在很短的時間內(nèi)磨削區(qū)溫度可上升到 400～ 1000℃ ， 甚至更高 。 這樣大的加熱速度 ， 促使加工表面局部形成瞬時熱聚集現(xiàn)象 ，有很高溫升和很大的溫度梯度 ， 出現(xiàn)金相組織的變化 ， 強度和硬度下降 ， 產(chǎn)生殘余應(yīng)力 ， 甚至引起裂紋 ， 這就是磨削燒傷現(xiàn)象 。 (2) 磨削淬火鋼時表面層產(chǎn)生的燒傷 磨削淬火鋼時極易發(fā)生磨削燒傷 ， 磨削淬火鋼時表面層產(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作組織將產(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 ，而它的下層則因為冷卻緩慢成為硬度降低的回人組織 。 ③ 退火燒傷 不用冷卻液進行干磨削時 ， 磨削區(qū)溫度超過相變溫度 ， 馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏作 ， 因工件冷卻緩慢測表層硬度急劇下降 ， 這時工件表層被退火 。 表面顏色與燒傷之間的關(guān)系： 黑 青 淡青 米黃 淡黃 影響磨削加工時金相組織變化的因素 影響磨削加工時金相組織變化的因素有工件材料 、 磨削溫度 、溫度梯度及冷卻速度等 。 (1)工件材料 ? 工件材料為低碳鋼時不會發(fā)生相變 。 ? 高合金鋼如軸承鋼 、 高速鋼 、 鎳鉻鋼等傳熱性特別差 ， 在冷卻不充分時易出現(xiàn)磨削燒傷 。 ? 未淬火鋼為擴散度低的珠光體 ， 磨削時間短時不會發(fā)生金相組織的變化 。 ? 淬火鋼極易相變 。 (2) 磨削溫度、溫度梯度及冷卻速度等對金相 組織變化的影響 圖 磨削高碳鋼淬火時表面硬度分布 觀看動畫 磨削溫度 、 溫度梯度 、冷卻速度等對金相組織變化的影響可以從圖 。 圖 ， 為高碳淬火鋼在不同磨削條件下出現(xiàn)的表面層硬度分布情況 。 表面顯微硬度 表面深度 機械加工后表面層的殘余應(yīng)力 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 ! 在機械加工中，工件表面層金屬相對基體金屬發(fā)生形狀、體積的變化或金相組織變化時，工件表面層中將殘留相互平衡的殘余應(yīng)力。 產(chǎn)生表面層殘余應(yīng)力的原因： （ 1） 冷態(tài)塑性變形 機械加工時 ， 表層金屬產(chǎn)生強烈的塑性變形 。 沿切削速度方向表面產(chǎn)生拉伸變形 ， 晶粒被拉長 ， 金屬密度會下降 ， 即比容增大 ， 而里層材料則阻礙這種變形 ， 因而： 在表面層產(chǎn)生 殘余壓應(yīng)力 ， 在里層則產(chǎn)生 殘余拉應(yīng)力 。 （ 2）熱態(tài)塑性變形 機械加工時 ， 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 ,使得工件在冷卻后 從內(nèi)到外分別產(chǎn)生拉應(yīng)力 、 壓應(yīng)力 、 和拉應(yīng)力 。 （ 3） 金相組織變化 切削時產(chǎn)生高溫 ， 由于不同的金相組織有不同的比容 ， 表面層金相變化的結(jié)果將造成體積的變化 。 表面層體積膨脹時 ， 因為受到基體的限制 ， 產(chǎn)生了壓應(yīng)力 。 反之 ， 表面層體積縮小時 ， 則產(chǎn)生拉應(yīng)力 。 實際機械加工后的表面層殘余應(yīng)力及其分布 ， 是上述三方面因素綜合作用的結(jié)果 ， 在一定條件下 ， 其中某一或二種因素可能起主導(dǎo)作用 。 磨削裂紋的產(chǎn)生 ! 磨削加工中熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的影響較大 ， 故大多數(shù)磨削零件的表面層往往有 殘余拉應(yīng)力 。 當(dāng) 殘余拉應(yīng)力超過材料的強度極限 時 ， 零件表面就會出現(xiàn)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 。 磨削裂紋一般很淺 ， 如圖 。 磨削裂紋的產(chǎn)生與材料性質(zhì)及熱處理工序有很大關(guān)系 。 磨削硬質(zhì)合金時 ， 由于其脆性大 ， 抗拉強度低以及導(dǎo)熱性差 ， 所以特別容易產(chǎn)生磨削裂紋 。 磨削合碳量高的淬火鋼時 ， 由于其晶界脆弱 ， 也容易產(chǎn)生磨削裂紋 。 圖 磨削裂紋 觀看動畫 控制加工表面質(zhì)量的工藝途徑 減小殘余拉應(yīng)力 、 防止磨削燒傷和磨削裂紋的工藝途徑 對零件使用性能危害甚大的殘余拉應(yīng)力 、 磨削燒傷和磨削裂紋均起因于磨削熱 ， 所以如何降低磨削熱并減少其影響是生產(chǎn)上的一項重要問題 。 解決的原則： 一是減少磨削熱的發(fā)生 ， 二是加速磨削熱的傳出 。 選擇合理的磨削參數(shù) 生產(chǎn)中比較可行的辦法是通過試驗來確定磨削參數(shù)：先按初步選定的磨削參數(shù)試磨 ， 檢查工件表面熱損傷情況 ， 據(jù)此調(diào)整磨削參數(shù)直至最后確定下來 。