机械加工过程中因切削力作用产生的塑性变形,使晶格扭曲、畸变,晶粒间产生剪切滑移,晶粒被拉长和纤维化,甚至破碎,这些都会使表面层金属的硬度和强度提高,这种现象称为冷作硬化(或称为强化)。表面层金属强化的结果,会增大金属变形的阻力,减小金属的塑性,金属的物理性质也会发生变化。被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态,只有一种可能,金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化,这种现象称为弱化。 弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。由于金属在机械加工过程中同时受到力和热的作用,因此,加工后表层金属的最后性质取决于强化和弱化综合作用的结果。评定冷作硬化的指标有三项,即表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。 加工表面残余应力 1.产生残余应力的原因
①冷态塑性变形:切削时在加工表面金属层内有塑性变形发生,使表面金属的比容加大,由于塑性变形只在表层金属中产生,而表层金属的比容增大,体积膨胀,不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻止,因此就在表面金属层产生了残余应力,而在里层金属中产生残余拉应力。
②热态塑性变形:切削加工中,切削区会有大量的切削热产生
③金相组织变化:不同金相组织具有不同的密度,亦具有不同的比容,如果表面层金属产生了金相组织的变化,表层金属比容的变化必然要受到与之相连的基体金属的阻碍,因而就有残余应力产生。
2.零件主要工作表面最终工序加工方法的选择
零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要,因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。
选择零件主要工作表面最终工序加工方法,须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。
在交变载荷作用下,机器零件表面上的局部微观裂纹,会因拉应力的作用使原生裂纹扩大,最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑,该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。
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