文档介绍：机械加工件表面层物理学性能改变的主要成因及处理措施
周纪
郑州煤电物资供销有限公司
【摘要】本文分析了影响加工件表面层物理学性能的主要因素,并提

出了控制措施。可起到控制生产过程,提高加工表面质量的作用,从而
提高产品的工作性能。交
【关键词】表面物理学性能;加工硬化;残余应力;金相组织
嗵
在机械加工中,工件由于受到切削力和切削热的作用,表面金
。昌是昌曷昌导
属层的物理学性能会产生很大的变化,造成表面层与基体材料的
性能发生较大差异。主要表现为表面层金属显微硬度变化、表面切削速度/
层金属中产生残余应力和金相组织的变化。切削速度对加工硬化的影响进给量对加工硬化的影响
表层残余应力
表面层的加工硬化
表层残余应力是指去除外部载荷后,工件表层内部残存的
机械加工过程中,工件表面受切削力的作用,产生塑性变形,
并自行平衡的应力
使晶格扭曲、畸变,晶粒间产生滑移,晶粒被拉长,形成纤维状组
织,使表面层金属的硬度增加。表面层金属硬化后,金属变形阻表层残余应力的产生有以下几方面原因:
冷态塑性变形引起的残余应力。切削过程中在切削力作用
力增大,金属塑性减小,其物理力学性能也发生变化,这种现象
下,金属切削层产生剧烈的塑性变形,使金属表层的比容积增大,
称为加工硬化。同时,机械加工过程中,工件表面层受切削热的
作用,使表面层金属温度升高,在一定条件下它会使已强化的金体积增大,但其变化受到与之相连的里层金属的阻碍而在表面层
属产生回复。回复的结果是使金属失去通过加工硬化所得到的产生残余压应力。
物理力学性能。热态塑性变形引起的残余应力。切削过程中,在切削热的
影响加工硬化的因素主要有三方面。作用下,加工表面的表面层产生热膨胀,但金属基体温度较低,阻
具几何形状的影响碍表层金属的热塑变形而使表层产生压应力。切削结束后,表面
刃口半径增大,切屑变形增大,径向切削分力增大,后刀面对层温度降低,其收缩又受到基体的阻碍而产生拉应力。所以磨削
工件的挤压、摩擦作用加剧,工件塑性变形增大,硬化程度增大,硬温度越高,热塑变形就越大,残余拉应力也越大,甚至会导致磨削
化层深度也增大。因此,增大刀具前角与减小刃口半径都能减小表面产生裂纹。
切屑变形,减小硬化程度。, 金相组织变化引起的残余应力。切削时,当工件表面温度
切削用量的影响高于金属相变温度,会引起金属表层金相组织变化。不同深度处
切削用量中,对加工硬化影响最大的是切削速度和进给量。温度不同,其相变也不相同。由于不同的金相组织的密度不同,必
图是切削速度与硬化层深度的关系。在中、低速阶段,增大切然引起体积的变化而使表层产生残余应力。
削速度,后刀面与工件的作用时间缩短,使塑性变形的扩展深度影响残余应力的因素
减小,且切削速度增大使工件材料的屈服极限提高,塑性降低。在切削加工中,凡影响加工硬化、热塑性变形及金相组织变
此外,在此范围中切削速度增大还会使切削温度升高,加强硬化化的因素,都会引起表面残余应力。影响较大的因素有工件材料、
的回复作用,硬化层深度减小。当切削速度大于/ 时,切切削速度、刀具前角等,且一种因素在不同的切削条件下,其影响是
削热在工件表面层上的