第五章機械加工表面質量
零件的機械加工質量不僅指加工精度，而且包括加工表面質量。
一、 加工表面質量對機器零件使用效能的影響（論述題）
（一）表面質量對零件耐磨性的影響
1. 表面粗糙度對耐磨性的影響
表面粗糙度太大和太小都不耐磨。
表面粗糙度太大，接觸表面的實際壓強增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、擠裂、切斷，故磨損加劇。
表面粗糙度太小，也會導致磨損加劇。因為表面太光滑，存不住潤滑油，接觸面間不易形成油膜，容易發生分子粘結而加劇磨損。
2. 表面紋理對耐磨性的影響
表面紋理的形狀及刀紋方向對耐磨性的影響，紋理形狀及刀紋方向影響有效接觸面積與潤滑液的存留
3. 冷作硬化對耐磨性的影響
加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。但是並非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。這是因為過分的冷作硬化，將引起金屬組織過度「疏鬆」，在相對運動中可能會產生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，使零件加速磨損。
（二）表面質量對零件疲勞強度的影響
1. 表面粗糙度對疲勞強度的影響
表面粗糙度越大，抗疲勞破壞的能力越差。
對承受交變載荷零件的疲勞強度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中，產生疲勞裂紋。
表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抗疲勞破壞的能力越差。
材料對應力集中敏感程度不同。
2. 表面層金屬的力學物理性質對耐疲勞性的影響
適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強度。
殘餘應力有拉應力和壓應力之分，殘餘拉應力容易使已加工表面產生裂紋並使其擴充套件而降低疲勞強度。
殘餘壓應力則能夠部分地抵消工作載荷施加的拉應力，延緩疲勞裂紋的擴充套件，從而提高零件的疲勞強度。
（三）表面質量對耐蝕性的影響
1. 表面粗糙度對耐腐蝕性的影響
零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強烈。減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。
2. 表面金屬的力學物理性質對耐腐蝕性能的影響
零件表面殘餘壓應力使零件表面緊密，腐蝕性物質不易進入，可增強零件的耐腐蝕性，而表面殘餘拉應力則降低零件耐腐蝕性。
（四）表面質量對零件配合質量的影響
（1）表面粗糙度對零件配合精度的影響
表面粗糙度較大，則降低了配合精度。
（2）表面殘餘應力對零件工作精度的影響
表面層有較大的殘餘應力，就會影響它們精度的穩定性。
名詞解釋：
韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。故對中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削效能，減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調質處理。
脆性材料：加工脆性材料時，其切削呈碎粒狀，由於切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。
工件的磨削表面是由砂輪上大量磨粒刻劃出無數極細的刻痕形成的，工件單位面積上通過的砂粒數越多，則刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。
砂輪轉速越高，單位時間內通過被磨表面的磨粒數越多，表面粗糙度值就越小。
工件轉速增大，通過加工表面的磨粒數減少，因此表面粗糙度值增大。
砂輪的轉速↑ →材料塑性變形↓ → 表面粗糙度值↓ ；
磨削深度↑工件速度↑ → 塑性變形↑ →表面粗糙度值↑ ；
機械加工時，工件表面層金屬受到切削力的作用產生強烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產生剪下滑移，晶粒被拉長、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強度和硬度增加，這種現象稱為加工硬化，又稱冷作硬化和強化。
切削加工中，由於切削熱的作用，在工件的加工區及其鄰近區域產生了一定的溫公升。磨削加工時，表面層有很高的溫度，當溫度達到相變臨界點時，表層金屬就發生金相組織變化，強度和硬度降低、產生殘餘應力、甚至出現微觀裂紋，使工件表面呈現氧化膜顏色。這種現象稱磨削燒傷。
磨削時工件表面溫度超過相變臨界溫度時，則馬氏體轉變為奧氏體。在冷卻液作用下，工件最外層金屬會出現二次淬火馬氏體組織。其硬度比原來的回火馬氏體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體。
由於二次淬火層極薄，表面層總的硬度是降低的，這種現象稱為淬火燒傷。
磨削時，如果工件表面層溫度只是超過原來的回火溫度，則表層原來的回火馬氏體組織將產生回火現象而轉變為硬度較低的回火組織（索氏體或屈氏體），這種現象稱為回火燒傷。
磨削時，當工件表面層溫度超過相變臨界溫度時，則馬氏體轉變為奧氏體。若此時無冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強度均大幅度下降。這種現象稱為退火燒傷。
機械加工中工件表面層組織發生變化時，在表面層及其與基體材料的交界處會產生互相平衡的彈性力。這種應力即為表面層的殘餘應力。
磨削裂紋常與燒傷同時出現
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