機械加工表面質量以及性能特點

　　機器零件的加工質量不只指加工精度，還包括加工外表質量，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容。

　　一、機械加工外表質量的含義

　　零件的外表質量是機械加工質量的重要組成局部，外表質量是指機械加工后零件外表層的微觀幾何結構及表層金屬資料性質發(fā)生變化的情況。經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)代化產業(yè)生產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)生剩余應力。目前對 剩余應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

　　隨著科學技術的發(fā)展，對產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，為適應科學技術的發(fā)展，研究外表質量的領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、外表層殘余應力的大小、分布。

　　四)外表層的其他工程技術特征

　　主要包括摩擦特性、光的反射率、導電性和導磁性等。

　　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。