機械加工表面質(zhì)量以及性能特點

　　機器零件的加工質(zhì)量不只指加工精度，還包括加工外表質(zhì)量，零件加工后外表層狀態(tài)完整性的表征。機械加工后的外表，總存在一定的微觀幾何外形的偏差，外表層的物理力學性能也發(fā)生變化。因此，機械加工外表質(zhì)量包括加工外表的幾何特征和外表層物理力學性能兩個方面的內(nèi)容。

　　一、機械加工外表質(zhì)量的含義

　　零件的外表質(zhì)量是機械加工質(zhì)量的重要組成局部，外表質(zhì)量是指機械加工后零件外表層的微觀幾何結(jié)構(gòu)及表層金屬資料性質(zhì)發(fā)生變化的情況。經(jīng)機械加工后的零件外表并非理想的光滑外表，存在著不同程度的粗糙波紋、冷硬、裂紋等表面缺陷。固然只有極薄的一層(0.050.15mm但對機器零件的使用性能有著極大的影響;零件的磨損、腐蝕和疲憊破壞都是從零件外表開始的特別是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)使機器正朝著精密化、高速化、多功能方向發(fā)展，工作在高溫、高壓、高速、高應(yīng)力條件下的機械零件，外表層的任何缺陷都會加速零件的失效。因此，必需重視機械加工外表質(zhì)量。

　　機械加工外表層的物理力學性能：

　　外表層的物理力學性能包括外表層的加工硬化、剩余應(yīng)力和表面層的金相組織變化，機械零件在加工中由于受切削力和熱的綜合作用。外表層金屬的物理力學性能相對于基本金屬的物理力學性能發(fā)生了變化。52a所示為零件外表層沿深度方向的變化。最外層天生有氧化膜或其他化合物，并吸收、滲進氣體粒子，稱為吸附層。吸附層下是壓縮層，由于切削力的作用造成的塑性變形區(qū)，其上部是由于刀具的擠壓摩擦而產(chǎn)生的纖維層。切削熱的作用也會使工件外表層資料發(fā)生相變及晶粒大小變化。

　　1、外表層金相組織的變化

　　加工過程(特別是磨削)中的高溫作用下，工件表層溫度升高，當溫度超越資料的相變臨界點時，就會發(fā)生金相組織的變化，大大降低零件使用性能，這種變化包括晶粒大小、外形、析出物和再結(jié)晶等。金相組織的變化主要通過顯微組織觀察來確定。

　　2、外表層的加工硬化

　　外表層的加工硬化一般用硬化層的深度和硬化程度 N來評定：

　　N=[(H-H0)/H0]×100%

　　式中 H-加工后表面層的顯微硬度;

　　H-原材料的顯微硬度。

　　3、外表層殘余應(yīng)力

　　加工過程中，由于塑性變形、金相組織的變化和溫度造成的體積變化的影響，外表層會發(fā)生剩余應(yīng)力。目前對 剩余應(yīng)力的判定大多是定性的對零件使用性能的影響大小取決于它方向、大小和分布狀況。

　　二、外表完整性

　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對產(chǎn)品的使用性能要求越來越高，一些重要零件需在高溫、高壓、高速的條件下工作，外表層的任何缺陷，直接影響零件的工作性能，為適應(yīng)科學技術(shù)的發(fā)展，研究外表質(zhì)量的領(lǐng)域里提出了外表完整性的概念，主要有：

　　一)外表缺陷。

　　指加工外表上出現(xiàn)的宏觀裂紋、傷痕和腐蝕現(xiàn)象等，對零件的使用有很大影響。

　　二)外表形貌：主要描述加工后零件的幾何特征，包括外表粗糙度、外表波度和紋理等。

　　三)外表層物理力學性能

　　主要包括外表層硬化深度和程度、外表層殘余應(yīng)力的大小、分布。

　　四)外表層的其他工程技術(shù)特征

　　主要包括摩擦特性、光的反射率、導(dǎo)電性和導(dǎo)磁性等。

　　五)微觀組織和表面層的冶金化學性能

　　主要包括微觀裂紋、微觀組織變化及晶間腐蝕等。