機(jī)械加工表面質(zhì)量概述(ppt47頁(yè))(編輯修改稿)
2025-02-25 06:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，材料原本排列整齊的晶格將發(fā)生剪切、滑移、拉長(zhǎng)、扭曲、破碎等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的產(chǎn)生增加了晶格進(jìn)一步變形的抗力。宏觀上就表現(xiàn)為硬度、強(qiáng)度的增加，使加工表面出現(xiàn)強(qiáng)化現(xiàn)象。硬度越小塑性越大的材料（如低碳鋼）切削后的冷硬現(xiàn)象越嚴(yán)重。 由于切削條件不同，在切削加工時(shí)表面層的加工硬化可能有以下兩種情況。 （ 1）完全強(qiáng)化 材料的晶格發(fā)生剪切、滑移、拉長(zhǎng)、扭曲和破碎現(xiàn)象，同時(shí)出現(xiàn)纖維化組織結(jié)構(gòu)，在宏觀上表現(xiàn)為材料的硬度和強(qiáng)度明顯增加。 （ 2）不完全強(qiáng)化 冷硬層中已發(fā)生剪切、滑移、扭曲、破碎的晶格是不穩(wěn)定的，在熱作用下原子活動(dòng)力增強(qiáng)。一般，材料的溫度達(dá)到（ ～ ） T熔（材料的熔點(diǎn)）時(shí)，金相織織會(huì)發(fā)生回復(fù)、再結(jié)晶現(xiàn)象。當(dāng)溫度超過(guò) T熔時(shí)，則可產(chǎn)生完全的再結(jié)晶，表面層物理機(jī)械性能幾乎可以完全恢復(fù)。 切削加工中，往往伴隨著上述兩種對(duì)立的過(guò)程。一次具體的切削加工后，工件表面的強(qiáng)化程度是這兩種對(duì)立過(guò)程綜合作用的結(jié)果。 使塑性變形增加、切削熱減少以及熱作用時(shí)間短的因素都會(huì)使加工表面強(qiáng)化現(xiàn)象加劇。 2. 影響冷作硬化的主要因素 影響冷作硬化的主要因素有刀具、切削用量和被加工材料。 ①刀具 刀具刀尖圓弧半徑和后刀面的磨損對(duì)冷作硬化的影響較為顯著，當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑加大或刀具后刀面磨損嚴(yán)重時(shí)冷硬程度增大。刀具前角減小時(shí)，冷硬程度也有所加大。 ②切削用量 切削速度增大時(shí)，刀具與工件作用時(shí)間短，塑性變形小，且切削溫度升高，也使冷硬有所回復(fù)，所以硬化程度降低，如圖所示。進(jìn)給量加大時(shí)，切削力增大，塑性變形程度增加，所以冷硬程度加大，如圖所示。背吃刀量對(duì)冷硬程度影響不大，但當(dāng)背吃刀量過(guò)小時(shí)，刀具切削不下切屑，此時(shí)刀具變?yōu)榧兇獾臄D壓，使冷硬程度大大增加。 ③被加工材料 一般來(lái)說(shuō)，硬度越小塑性越大的材料切削后的冷硬現(xiàn)象越嚴(yán)重。 二、機(jī)械加工后表面層金相組織的變化 — 磨削燒傷 機(jī)械加工中伴隨著切削熱使工件溫度升高，加工表層溫升更加顯著。當(dāng)溫度升高到一定程度時(shí)將發(fā)生金相組織變化，從而改變加工表面原有的物理機(jī)械性能，這種現(xiàn)象以磨削加工最為嚴(yán)重也最為常見。這種磨削加工中因金相組織發(fā)生變化而導(dǎo)致加工表面物理機(jī)械性能下降的現(xiàn)象稱為磨削燒傷。這里側(cè)重介紹磨削淬火鋼時(shí)的燒傷問(wèn)題。 1. 引起磨削燒傷的原因 磨輪主要起切削作用的是磨粒（砂粒），大部分磨粒帶有很大的負(fù)前角，除切削作用外，對(duì)加工表面具有很大的刮擦擠壓作用，因而所產(chǎn)生的磨削熱比一般的切削熱要大得多。加之磨削時(shí)大多數(shù)（約 70％以上）熱量傳入工件。只有少部分熱量通過(guò)切屑、冷卻液、砂輪、氣流帶走。而一般切削加工只有 50％以下的熱量傳入工件。故磨削工件表面溫度要比一般切削加工時(shí)高得多。磨削工件表面溫度可高達(dá) 500℃ ～ 600℃ ，甚至 700℃ ～ 800℃ 以上，足以使工件表面產(chǎn)生金相組織變化。 磨削燒傷有以下幾種： 回火燒傷 如果磨削區(qū)溫度達(dá)到回火溫度（對(duì)淬火后未回火鋼）或超過(guò)原來(lái)的回火溫度（對(duì)淬火后已低溫回火的鋼）時(shí)，工件表層原來(lái)的馬氏體組織或回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象而變?yōu)橛捕容^低的過(guò)回火組織。這種燒傷現(xiàn)象稱為回火燒傷。這是一種經(jīng)常發(fā)生在中等磨削時(shí)的燒傷情況。 淬火燒傷 當(dāng)磨削區(qū)的溫度超過(guò)相變臨界溫度時(shí)、原淬火所得到的馬氏休組織將轉(zhuǎn)回到奧氏體。若磨削中伴有冷卻液，該奧氏體在冷卻液的作用下又會(huì)完成一次淬火過(guò)程，稱為二次淬火。它會(huì)使工件表面出現(xiàn)一層二次淬火馬氏休組織，而在它的下層溫度較低，冷卻亦慢，則轉(zhuǎn)變?yōu)檫^(guò)回火組織。二次淬火馬氏體組織質(zhì)地雖硬，但薄而脆，其下層又是硬度較低的過(guò)回火組織。這種導(dǎo)致磨削表面層總體物理機(jī)械性能下降的現(xiàn)象稱為淬火燒傷。這是 — 種在重磨削并伴有冷卻液的情況下生的燒傷。 退火燒傷 若重磨時(shí)不伴有冷卻液，磨削表面的馬氏體組織在超過(guò)相變臨界溫度的高溫作用下轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，則因冷卻緩慢而形成退火組織，其強(qiáng)度和硬度都急劇下降。這種使表面物理機(jī)械性能下降的現(xiàn)象稱退火燒傷。 2. 影響磨削加工金相組織變化的因素 影響金相組織變化的因素有： 工件材料、磨削溫度和冷卻速度 。各種材料的金相組織和轉(zhuǎn)變的特性是很不相同的。如淬火鋼在磨削時(shí)，如果磨削區(qū)的溫度超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)變溫度（中碳鋼在 250～ 350℃ ），但未超過(guò)相變臨界溫度（碳鋼約為 720℃ 左右）時(shí)，則工件表面層的馬氏體組織產(chǎn)生回火現(xiàn)象，轉(zhuǎn)變成硬度較低的回火組織（索氏體或屈氏體）。如果磨削區(qū)超過(guò)相變溫度，又由于冷卻液的急冷作用，表面層出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織，硬度較原來(lái)的回火馬氏體高，如圖所示。 三、機(jī)械加工后表面層的殘余應(yīng)力 1. 殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因 在加工過(guò)程中，當(dāng)表面層產(chǎn)生塑性變形或金相組織變化時(shí)，在表面層及其與基體之間就會(huì)產(chǎn)生互相平衡的應(yīng)力，稱為表面層的殘余應(yīng)力。表面層產(chǎn)生殘余應(yīng)力的主
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