已加工表面质量
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第九章已加工表面质量
9.1已加工表面的形成过程
• 已加工表面的形成与第三变形区的关系密切：
• 实际的切削刃并非一条直线，而是近似于半径为rn的圆柱表面。高 速钢刀具rn＝10—18μm，硬质合金刀具rn＝18—32μm。后刀面毗邻切 削刃的那部分一经切削便被磨损，成为一条后角为0º 的棱面，宽度为 VB。钝圆半径的大小取决于刀具材料、楔角大小、刃磨质量等因素。 刀具刃口钝圆半径及刃口磨损形成的磨损棱面，会使已加工表面产生 剧烈的塑性变形。 • o点以上的那部分沿前刀面流出，成为切屑的底层。在o点以下的那 部分，将绕过切削刃沿后刀面流出，成为已加工表面的表层。0点可以 看作切削层金属的分流点。表层剧烈的塑性变形造成已加工表面加工 硬化及表面层的残余应力。加工硬化和残余应力的存在，会影响已加 工表面的质量和工件的疲劳强度，并增加了下道工序加工的困难及刀 具磨损。
• 4.控制振动产生 金属切削过程中，工件和刀具之间常常发生强烈的振动， 这是一种破坏正常切削过程的极其有害的现象。当切削 振动发生时，工件表面质量严重恶化，粗糙度增大，产 生明显的表面振痕，这时不得不降低切削用量，使生产 率的提高受到限制。振动严重时，会产生崩刃现象，使 加工过程无法进行下去。此外，振动将加速刀具和机床 的磨损，从而缩短刀具和机床的使用寿命；振动噪音也 危害工人的健康。 机械加工过程中产生的振动，也和其它的机械振动一样， 按其产生的原因可分为自由振动、强迫振动和自激振动 三大类。
• 2. 刀具几何参数及磨损的影响 • 刀刃钝圆半径对加工硬化影响最大。已加工表面的 显微硬度随着刀刃钝圆半径的加大而增大，这是因为 径向切削分力会随着刀刃钝圆半径的增大而增大，使 得表层金属的塑性变形程度加剧，导致加工硬化增大。 此外，刀具磨损会使得后刀面与工件间的摩擦加剧， 表层的塑性变形增加，导致表面冷作硬化加大。
9.2已加工表面质量概述
• 9.2.1已加工表面质量的衡量指标
• • • • 1.几何方面的质量 表面粗糙度 2.材料特性方面的质量 已加工表面质量的衡量指标：表面粗糙度、加工硬 化程度及硬化深度、 残余应力的性质及其大小。 • 已加工表面质量对工件成 为机器零件后的使用性能 有很大的影响。
9.2.2表面质量对产品使用性能的影响
• 2.抑制积屑瘤 • （1）积屑瘤的形成条件： 切削塑性材料；切削区温度高；接触面间的压力、粗糙 程度、粘结强度等因素，符合内摩擦条件。 • （2）形成过程 • 切削加工时，在切屑流经前刀面过程中，由于极大的变 形形成的高温和极大的压力使切屑在前刀面上形成了滞 流，当滞流层冷作硬化后，形成了能抵抗切削力作用而 不从前刀面上脱落的刀瘤核，在刀瘤核的外侧继续产生 着滞流层及冷作硬化，这样在刀瘤核上粘结物接连不断 地堆积，形成了刀瘤。当刀瘤长到一定高度时，由于积 屑瘤改变了前刀面的实际形状，使切屑与前刀面的接触 条件和受力状况发生变化，积屑瘤不再继续生长，一个 完整的积屑瘤便形成了。
• 在切削的过程中，切削刃前方的金属朝着切削刃运动，同时这部分金 属的晶粒伸长成为纤维状，继而包围着切削刃。切削层金属以0点为分 流点，在0点以上的金属流向前刀面，成为切屑；0点以下的金属流向 后刀面，成为已加工表面。因为o点所在的位置比已加工表面的位置为 高，所以当o点以下的金属流过后刀面时受到压缩，切削刃和后刀面与 工件之间存在很大的压力，因而也就产生很大的摩擦力，使得流过的 金属发生很大的塑性变形。这就是第三变形区的变形。
Baidu Nhomakorabea
• 鳞刺是切削过程中变形与摩擦的产物，产生于 刀~工接触区，与刀~屑接触区的摩擦密切有关。 可从减小刀~屑，刀~工间的摩擦入手，使挤裂 切屑转化为带状切屑。
• 适当地提高工件材料的硬度，增大刀具的后角， 减小切削厚度，采用润滑性能较好的切削液， 采用人工加热切削；在较低切削速度下适当增 大前角，在较高切削速度下适当减小前角等， 均有利于抑制鳞刺的产生，提高加工表面的光 洁度 。
9.3表面粗糙度
• 9.3.1概述
• 加工表面上较小间距和峰谷所组成的微观几何形 状特征，即加工表面的微观几何形状误差。其波 长与波高的比值一般小于50。
• 理论粗糙度和实际粗糙度 • 实际粗糙度： H1－H5
• 9.3.2减小实际粗糙度的措施 • 1.减小理论粗糙度
• 把切削刃看作纯几何线时，相对于工件运动所形 成的已加工表面的粗糙度，称为理论粗糙度。
（3）积屑瘤特点
• 硬度高，约为工件的2～3倍，由于加工硬化而产生；
•
•
金相组织与工件材料相比未发生相变；
生成、逐渐长大、脱落，周期性发生。高度随切削速度 不同而变：切削速度低于3m/min时，由于摩擦系数小， 切削温度低，无积屑瘤；在3～20m/min范围内提高，积 屑瘤高度随着增加；在20m/min 左右时，积屑瘤达最高； 在20～40m/minn范围内提高，积屑瘤逐渐消失；高于 40m/min 时，由于切削温度较高，无积屑瘤。对于碳素 钢，切削温度约为300℃时，积屑瘤高度最大，500℃以 上时趋于消失。
⑴自由振动 自由振动是指由于切削力突然变化或其它外界偶然原因引 起的振动。自由振动的频率就是系统的固有频率，由于 工艺系统的阻尼作用，这类振动会在外界干扰力去除后 迅速自行衰减，对加工过程影响较小。 ⑵强迫振动 强迫振动是指在外界周期性变化的干扰力作用下产生的振 动。磨削加工中主要会产生强迫振动。 ⑶自激振动 自激振动是指切削过程本身引起切削力周期性变化而产生 的振动。切削加工中主要会产生自激振动。 消除振动的途径：提高工艺系统本身的抗振性；合理选择切 削用量 ；合理选择刀具的几何参数；使用消振减振装置；抑 制积屑瘤、鳞刺。
9.4加工硬化
• 9.4.1概述 • 1.概念 • 机械加工过程中，工件表层金属在切削力的作用下产 生强烈的塑性变形，金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、 纤维化甚至破碎而引起表层金属的强度和硬度增加， 塑性降低，这种现象称为加工硬化（或冷作硬化）。 • 2.成因 • 工件表层加工硬化是由于表层金属在形成已加工表面 的过程中经受强烈的塑性变形。
• 1.表面质量对耐磨性能的影响
• 切削加工后的零件表面，在微观上是由许多峰谷构成的。 两个零件表面相接触，实际上是凸峰最先磨损。一般来 说，表面粗糙度差的零件，装配后接触刚度低、运动平 稳性差，机器噪音大、使用寿命低。表面粗糙度太差， 甚至会使机器达不到预期的性能。
• 但表面粗糙度不一定越小越好，太高的表面粗糙度反而 不利于润滑油的贮存，加快机器磨损。 • 表面的硬度越高，耐磨性能越好。如果表面过度强化甚 至出现裂纹，磨损反而急剧增加，引起断裂 。
•
Ω
• （5）控制措施 • 控制积屑瘤的产生要从减小变形与刀、屑间的摩擦入手。 • 1）对塑性金属材料来说，可采取适当的热处理，改变其金 相组织。例如低碳钢通过正火、调质处理后，能提高其硬 度，降低其塑性，减小积屑瘤生长。 • 2）避开积屑瘤的生长速度范围。为此，采用高速钢刀具精 加工时，为了获得较高的表面光洁度，总是采用低速。如 铰精密孔（2级精度▽6~▽7时），一般可取υ=2~5m/min， 并添加切削液，减少摩擦。拉削时采用υ=1~5m/min的低速。 在车削精密丝杆时，采用γo=0o的车刀，取低于1.1m/min的 切削速度，可得到▽8~▽9时级光洁度。另一方面可采用高 速切削，当切削速度υ增至一定值时可使积屑瘤完全消失。 例如切软钢时一般υ>100m/min，相当于已超过形成积屑瘤 上限的温度（约560℃），积屑瘤的变形强化能力消失，也 不会产生积屑瘤。
• 与后刀面接触和摩擦的已加工表面下的极薄一层金属的变形最大，它 的晶粒受到破坏，成为非晶质层；因此这一薄层金属的冷作硬化最为 强烈。从表面层往下，塑性变形逐渐减小，因而硬化程度从表层向深 处也就逐渐减小。 • 非晶质层硬度最大，塑性变形层硬度次之，母体金属的硬度最小。塑 性变形层的硬度可以达到母体硬度的二倍，或更高。车削碳钢时，加 工硬化的深度可达十分之几毫米，有时可能更深些。
• （4）积屑瘤对切削过程的影响
• 1.积屑瘤包覆在切削刃上，代替刀具进行切削，对切削刃 起到一定的保护作用。 • 2. 增大了实际工件前角，可使切削力减小。 • 3.当积屑瘤突出于切削刃之外时，会造成一定的过切量， 从而使切削力增大，在工件表面划出沟纹并影响到零件加 工的尺寸精度。 • 4.积屑瘤被撕裂后，若被切屑带走，会划伤刀面，加快刀 具的磨损，若留在已加工表面上，会形成毛刺，影响工件 表面质量。 • 5.由于积屑瘤局部不稳定，容易使切削力产生波动而引起 振动。 • 6.硬度高于刀具，积屑瘤脱落加剧刀具的粘结磨损。 • 积屑瘤对切削加工弊多利少。精加工时一定要设法避免。
• 3）采用润滑性能好的切削液可以抑制积屑瘤。
• 4）增大前角也可抑制积屑瘤，当γo >35o时，一般即不再 产生积屑瘤。
• 5）减小进给量或切削厚度，使前刀面的正压力减小。
• 6）其他如采用人工加热或降温切削区等措施，也可以减 小甚至消除积屑瘤 。
• 3.抑制鳞刺
• 在工件的已加工表面常会出现一种鳞片状的毛刺称为鳞刺。 • 在用高速钢、硬质合金刀具拉削、插齿、滚齿与螺纹切削 低、中碳钢，铬钢（20Cr，40Cr），不锈钢，铝合金及 紫铜等塑性金属时，经常会产生鳞刺。它严重地影响了加 工表面光洁度，往往使光洁度降低2~4级。
• 2.表面质量对疲劳强度的影响 • 工件在承受交变载荷的作用下，对疲劳强度影响很大。 表面的凹陷越深，底部的半径越小，应力集中现象越强 烈，也就越容易在表面凹陷底部开始金属晶体破坏，产 生细微的裂纹并逐步扩大加深，直至最后断裂。金属表 面粗糙度越低，冷硬现象和残余拉应力越大，疲劳强度 就越低。 • 残余应力对疲劳强度有极大的影响。表面内有残余压应 力，可以部分的抵消交变载荷下所产生的拉应力作用， 阻碍裂纹的产生与扩张，疲劳强度提高50%左右。当表 面有残余应力时，残余拉应力越大，疲劳强度越低。
• 3.表面质量对抗腐蚀性的影响 • 提高表面质量是增加抗腐蚀能力的有效措施，大气里所 含的气体和液体金属表面相接触，便凝结在金属表面上， 对表面有腐蚀作用。腐蚀的物质沉淀在不平度的凹部， 逐渐向表面内侵蚀。当侵蚀的裂缝相交时，凸峰被腐蚀 脱落，形成新的凹凸面，这种腐蚀作用是不断重复进行 的。 • 表面不平度的形状，对腐蚀作用有很大影响，表面凹陷 底部处曲率半径越大，抗腐蚀能力越强。 • 残余应力对表面腐蚀性有一定影响，当零件表面存在残 余压应力时，能使表层的显微裂纹合拢，阻碍侵蚀作用 的扩张，比存在残余拉应力的表面抗腐蚀性能强 • 4.影响配合性质
• 理论粗糙度的数值决定于残留面积的高度。实际 上，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时， 已加工表面的粗糙度才比较接近理论组糙度，因 为许多其他因素，如鳞刺、积屑瘤、振动、切削 刃不平整、工件材料组织的缺陷等等的影响，使 已加工表面难以接近理论粗糙度。
• 减小理论粗糙度，要减小f、Kr、Kr′或增大rε。
• 3.表示方法 • （1）硬化程度N
H N 100％ H0 • H0：基体的显微硬度
• H：硬化层的显微硬度
• （2）硬化层深度Δhd
H H0 N 100％ H0
• 9.4.2影响加工硬化的因素及控制
• 1. 加工材料性能的影响
• 工件的硬度越低、塑性越好，加工时塑性变形越大，冷 作硬化越严重。
鳞刺形成的原因是在较低的切削速度下形成挤裂切屑或单元切屑时，刀~屑间 的摩擦力发生周期性的变化，促使切屑在前刀面上周期性地停留，代替刀具 推挤切削层，这时，切屑以圆钝的外形代替前刀面进行挤压，使切削刃前下 方，屑~工之间产生裂口（称为导裂）。继续切削时，使受到挤压的金属不断 地层积在切屑单元下面，一起参加切削，使裂口扩大，切削厚度与切削力随 之增大。当层积到某一高度后，增大了切削力，克服了刀~屑间的粘结和摩擦， 推动切屑单元重新沿前刀面滑动，这时切削刃过去便形成一个鳞刺。接着又 开始另一个新鳞刺的形成过程。如此周而复始，在已加工表面上不断生成一 系列的鳞刺 。
9.1已加工表面的形成过程
• 已加工表面的形成与第三变形区的关系密切：
• 实际的切削刃并非一条直线，而是近似于半径为rn的圆柱表面。高 速钢刀具rn＝10—18μm，硬质合金刀具rn＝18—32μm。后刀面毗邻切 削刃的那部分一经切削便被磨损，成为一条后角为0º 的棱面，宽度为 VB。钝圆半径的大小取决于刀具材料、楔角大小、刃磨质量等因素。 刀具刃口钝圆半径及刃口磨损形成的磨损棱面，会使已加工表面产生 剧烈的塑性变形。 • o点以上的那部分沿前刀面流出，成为切屑的底层。在o点以下的那 部分，将绕过切削刃沿后刀面流出，成为已加工表面的表层。0点可以 看作切削层金属的分流点。表层剧烈的塑性变形造成已加工表面加工 硬化及表面层的残余应力。加工硬化和残余应力的存在，会影响已加 工表面的质量和工件的疲劳强度，并增加了下道工序加工的困难及刀 具磨损。
• 4.控制振动产生 金属切削过程中，工件和刀具之间常常发生强烈的振动， 这是一种破坏正常切削过程的极其有害的现象。当切削 振动发生时，工件表面质量严重恶化，粗糙度增大，产 生明显的表面振痕，这时不得不降低切削用量，使生产 率的提高受到限制。振动严重时，会产生崩刃现象，使 加工过程无法进行下去。此外，振动将加速刀具和机床 的磨损，从而缩短刀具和机床的使用寿命；振动噪音也 危害工人的健康。 机械加工过程中产生的振动，也和其它的机械振动一样， 按其产生的原因可分为自由振动、强迫振动和自激振动 三大类。
• 2. 刀具几何参数及磨损的影响 • 刀刃钝圆半径对加工硬化影响最大。已加工表面的 显微硬度随着刀刃钝圆半径的加大而增大，这是因为 径向切削分力会随着刀刃钝圆半径的增大而增大，使 得表层金属的塑性变形程度加剧，导致加工硬化增大。 此外，刀具磨损会使得后刀面与工件间的摩擦加剧， 表层的塑性变形增加，导致表面冷作硬化加大。
9.2已加工表面质量概述
• 9.2.1已加工表面质量的衡量指标
• • • • 1.几何方面的质量 表面粗糙度 2.材料特性方面的质量 已加工表面质量的衡量指标：表面粗糙度、加工硬 化程度及硬化深度、 残余应力的性质及其大小。 • 已加工表面质量对工件成 为机器零件后的使用性能 有很大的影响。
9.2.2表面质量对产品使用性能的影响
• 2.抑制积屑瘤 • （1）积屑瘤的形成条件： 切削塑性材料；切削区温度高；接触面间的压力、粗糙 程度、粘结强度等因素，符合内摩擦条件。 • （2）形成过程 • 切削加工时，在切屑流经前刀面过程中，由于极大的变 形形成的高温和极大的压力使切屑在前刀面上形成了滞 流，当滞流层冷作硬化后，形成了能抵抗切削力作用而 不从前刀面上脱落的刀瘤核，在刀瘤核的外侧继续产生 着滞流层及冷作硬化，这样在刀瘤核上粘结物接连不断 地堆积，形成了刀瘤。当刀瘤长到一定高度时，由于积 屑瘤改变了前刀面的实际形状，使切屑与前刀面的接触 条件和受力状况发生变化，积屑瘤不再继续生长，一个 完整的积屑瘤便形成了。
• 在切削的过程中，切削刃前方的金属朝着切削刃运动，同时这部分金 属的晶粒伸长成为纤维状，继而包围着切削刃。切削层金属以0点为分 流点，在0点以上的金属流向前刀面，成为切屑；0点以下的金属流向 后刀面，成为已加工表面。因为o点所在的位置比已加工表面的位置为 高，所以当o点以下的金属流过后刀面时受到压缩，切削刃和后刀面与 工件之间存在很大的压力，因而也就产生很大的摩擦力，使得流过的 金属发生很大的塑性变形。这就是第三变形区的变形。
Baidu Nhomakorabea
• 鳞刺是切削过程中变形与摩擦的产物，产生于 刀~工接触区，与刀~屑接触区的摩擦密切有关。 可从减小刀~屑，刀~工间的摩擦入手，使挤裂 切屑转化为带状切屑。
• 适当地提高工件材料的硬度，增大刀具的后角， 减小切削厚度，采用润滑性能较好的切削液， 采用人工加热切削；在较低切削速度下适当增 大前角，在较高切削速度下适当减小前角等， 均有利于抑制鳞刺的产生，提高加工表面的光 洁度 。
9.3表面粗糙度
• 9.3.1概述
• 加工表面上较小间距和峰谷所组成的微观几何形 状特征，即加工表面的微观几何形状误差。其波 长与波高的比值一般小于50。
• 理论粗糙度和实际粗糙度 • 实际粗糙度： H1－H5
• 9.3.2减小实际粗糙度的措施 • 1.减小理论粗糙度
• 把切削刃看作纯几何线时，相对于工件运动所形 成的已加工表面的粗糙度，称为理论粗糙度。
（3）积屑瘤特点
• 硬度高，约为工件的2～3倍，由于加工硬化而产生；
•
•
金相组织与工件材料相比未发生相变；
生成、逐渐长大、脱落，周期性发生。高度随切削速度 不同而变：切削速度低于3m/min时，由于摩擦系数小， 切削温度低，无积屑瘤；在3～20m/min范围内提高，积 屑瘤高度随着增加；在20m/min 左右时，积屑瘤达最高； 在20～40m/minn范围内提高，积屑瘤逐渐消失；高于 40m/min 时，由于切削温度较高，无积屑瘤。对于碳素 钢，切削温度约为300℃时，积屑瘤高度最大，500℃以 上时趋于消失。
⑴自由振动 自由振动是指由于切削力突然变化或其它外界偶然原因引 起的振动。自由振动的频率就是系统的固有频率，由于 工艺系统的阻尼作用，这类振动会在外界干扰力去除后 迅速自行衰减，对加工过程影响较小。 ⑵强迫振动 强迫振动是指在外界周期性变化的干扰力作用下产生的振 动。磨削加工中主要会产生强迫振动。 ⑶自激振动 自激振动是指切削过程本身引起切削力周期性变化而产生 的振动。切削加工中主要会产生自激振动。 消除振动的途径：提高工艺系统本身的抗振性；合理选择切 削用量 ；合理选择刀具的几何参数；使用消振减振装置；抑 制积屑瘤、鳞刺。
9.4加工硬化
• 9.4.1概述 • 1.概念 • 机械加工过程中，工件表层金属在切削力的作用下产 生强烈的塑性变形，金属的晶格扭曲，晶粒被拉长、 纤维化甚至破碎而引起表层金属的强度和硬度增加， 塑性降低，这种现象称为加工硬化（或冷作硬化）。 • 2.成因 • 工件表层加工硬化是由于表层金属在形成已加工表面 的过程中经受强烈的塑性变形。
• 1.表面质量对耐磨性能的影响
• 切削加工后的零件表面，在微观上是由许多峰谷构成的。 两个零件表面相接触，实际上是凸峰最先磨损。一般来 说，表面粗糙度差的零件，装配后接触刚度低、运动平 稳性差，机器噪音大、使用寿命低。表面粗糙度太差， 甚至会使机器达不到预期的性能。
• 但表面粗糙度不一定越小越好，太高的表面粗糙度反而 不利于润滑油的贮存，加快机器磨损。 • 表面的硬度越高，耐磨性能越好。如果表面过度强化甚 至出现裂纹，磨损反而急剧增加，引起断裂 。
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Ω
• （5）控制措施 • 控制积屑瘤的产生要从减小变形与刀、屑间的摩擦入手。 • 1）对塑性金属材料来说，可采取适当的热处理，改变其金 相组织。例如低碳钢通过正火、调质处理后，能提高其硬 度，降低其塑性，减小积屑瘤生长。 • 2）避开积屑瘤的生长速度范围。为此，采用高速钢刀具精 加工时，为了获得较高的表面光洁度，总是采用低速。如 铰精密孔（2级精度▽6~▽7时），一般可取υ=2~5m/min， 并添加切削液，减少摩擦。拉削时采用υ=1~5m/min的低速。 在车削精密丝杆时，采用γo=0o的车刀，取低于1.1m/min的 切削速度，可得到▽8~▽9时级光洁度。另一方面可采用高 速切削，当切削速度υ增至一定值时可使积屑瘤完全消失。 例如切软钢时一般υ>100m/min，相当于已超过形成积屑瘤 上限的温度（约560℃），积屑瘤的变形强化能力消失，也 不会产生积屑瘤。
• 与后刀面接触和摩擦的已加工表面下的极薄一层金属的变形最大，它 的晶粒受到破坏，成为非晶质层；因此这一薄层金属的冷作硬化最为 强烈。从表面层往下，塑性变形逐渐减小，因而硬化程度从表层向深 处也就逐渐减小。 • 非晶质层硬度最大，塑性变形层硬度次之，母体金属的硬度最小。塑 性变形层的硬度可以达到母体硬度的二倍，或更高。车削碳钢时，加 工硬化的深度可达十分之几毫米，有时可能更深些。
• （4）积屑瘤对切削过程的影响
• 1.积屑瘤包覆在切削刃上，代替刀具进行切削，对切削刃 起到一定的保护作用。 • 2. 增大了实际工件前角，可使切削力减小。 • 3.当积屑瘤突出于切削刃之外时，会造成一定的过切量， 从而使切削力增大，在工件表面划出沟纹并影响到零件加 工的尺寸精度。 • 4.积屑瘤被撕裂后，若被切屑带走，会划伤刀面，加快刀 具的磨损，若留在已加工表面上，会形成毛刺，影响工件 表面质量。 • 5.由于积屑瘤局部不稳定，容易使切削力产生波动而引起 振动。 • 6.硬度高于刀具，积屑瘤脱落加剧刀具的粘结磨损。 • 积屑瘤对切削加工弊多利少。精加工时一定要设法避免。
• 3）采用润滑性能好的切削液可以抑制积屑瘤。
• 4）增大前角也可抑制积屑瘤，当γo >35o时，一般即不再 产生积屑瘤。
• 5）减小进给量或切削厚度，使前刀面的正压力减小。
• 6）其他如采用人工加热或降温切削区等措施，也可以减 小甚至消除积屑瘤 。
• 3.抑制鳞刺
• 在工件的已加工表面常会出现一种鳞片状的毛刺称为鳞刺。 • 在用高速钢、硬质合金刀具拉削、插齿、滚齿与螺纹切削 低、中碳钢，铬钢（20Cr，40Cr），不锈钢，铝合金及 紫铜等塑性金属时，经常会产生鳞刺。它严重地影响了加 工表面光洁度，往往使光洁度降低2~4级。
• 2.表面质量对疲劳强度的影响 • 工件在承受交变载荷的作用下，对疲劳强度影响很大。 表面的凹陷越深，底部的半径越小，应力集中现象越强 烈，也就越容易在表面凹陷底部开始金属晶体破坏，产 生细微的裂纹并逐步扩大加深，直至最后断裂。金属表 面粗糙度越低，冷硬现象和残余拉应力越大，疲劳强度 就越低。 • 残余应力对疲劳强度有极大的影响。表面内有残余压应 力，可以部分的抵消交变载荷下所产生的拉应力作用， 阻碍裂纹的产生与扩张，疲劳强度提高50%左右。当表 面有残余应力时，残余拉应力越大，疲劳强度越低。
• 3.表面质量对抗腐蚀性的影响 • 提高表面质量是增加抗腐蚀能力的有效措施，大气里所 含的气体和液体金属表面相接触，便凝结在金属表面上， 对表面有腐蚀作用。腐蚀的物质沉淀在不平度的凹部， 逐渐向表面内侵蚀。当侵蚀的裂缝相交时，凸峰被腐蚀 脱落，形成新的凹凸面，这种腐蚀作用是不断重复进行 的。 • 表面不平度的形状，对腐蚀作用有很大影响，表面凹陷 底部处曲率半径越大，抗腐蚀能力越强。 • 残余应力对表面腐蚀性有一定影响，当零件表面存在残 余压应力时，能使表层的显微裂纹合拢，阻碍侵蚀作用 的扩张，比存在残余拉应力的表面抗腐蚀性能强 • 4.影响配合性质
• 理论粗糙度的数值决定于残留面积的高度。实际 上，只有切削脆性材料或高速切削塑性材料时， 已加工表面的粗糙度才比较接近理论组糙度，因 为许多其他因素，如鳞刺、积屑瘤、振动、切削 刃不平整、工件材料组织的缺陷等等的影响，使 已加工表面难以接近理论粗糙度。
• 减小理论粗糙度，要减小f、Kr、Kr′或增大rε。
• 3.表示方法 • （1）硬化程度N
H N 100％ H0 • H0：基体的显微硬度
• H：硬化层的显微硬度
• （2）硬化层深度Δhd
H H0 N 100％ H0
• 9.4.2影响加工硬化的因素及控制
• 1. 加工材料性能的影响
• 工件的硬度越低、塑性越好，加工时塑性变形越大，冷 作硬化越严重。
鳞刺形成的原因是在较低的切削速度下形成挤裂切屑或单元切屑时，刀~屑间 的摩擦力发生周期性的变化，促使切屑在前刀面上周期性地停留，代替刀具 推挤切削层，这时，切屑以圆钝的外形代替前刀面进行挤压，使切削刃前下 方，屑~工之间产生裂口（称为导裂）。继续切削时，使受到挤压的金属不断 地层积在切屑单元下面，一起参加切削，使裂口扩大，切削厚度与切削力随 之增大。当层积到某一高度后，增大了切削力，克服了刀~屑间的粘结和摩擦， 推动切屑单元重新沿前刀面滑动，这时切削刃过去便形成一个鳞刺。接着又 开始另一个新鳞刺的形成过程。如此周而复始，在已加工表面上不断生成一 系列的鳞刺 。