共板法兰机加工后的表面层地物理机械性能

　　一、表面层材料的冷作硬化
　　1、冷作硬化及其评定参数
　　共板法兰机切削过程中产生的塑性变形，会使表层金属的晶格发生扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长，甚至破碎，这些都会使表层金属的硬度和强度提高，这种现象称作冷作硬化，亦称强化。冷作硬化的程度取决于塑性变形的程度。被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，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、热作用时间的长短和表层金属的强化程度。由于在加工过程中表层金属同时受到变形和热的作用，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是:表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h和硬化程度N。
　　2、影响冷作硬化的因紊
　　(1)刀具的影响切削刃钝圆半径越大，已加工表面在形成过程中受挤压程度越大，加工硬化也越大;当刀具后刀面的磨损量增大时，后刀面与已加工表面的摩擦随之增大，冷作硬化程度也增加;减小刀具的前角，加工表面层塑性变形增加，切削力增大，冷作硬化程度和深度都将增加。
　　(2)切削用量的影响切削速度增大时，刀具对工件的作用时间缩短，塑性变形不充分，随着切削速度的增大和切削温度的升高，冷作硬化程度将会减小。背吃刀量和进给量增大，塑性变形加剧，冷作硬化加强。
　　(3)加工材料的影响被加工工件材料的硬度愈低、塑性越大时，冷硬现象愈严重。有色金属的再结晶温度低，容易弱化，因此，切削有色合金工件时的冷硬倾向程度要比切削钢件时小。
　　二、表面层材料金相组织变化
　　加工表面温度超过相变温度时，表层金属的金相组织将会发生相变。切削加工时，切削热大部分被切屑带走，因此影响较小，多数情况下，表层金属的金相组织没有质的变化。磨削加工时，切除单位体积材料所需消耗的能量远大于切削加工，磨削加工所消耗的能量绝大部分要转化为热，磨削热传给工件，使加工表面层金属金相组织发生变化。
　　磨削淬火钢时，会产生三种不同类型的烧伤:如果磨削区温度超过马氏体转变温度而未超过相变临界温度(碳钢的相变温度为723℃)，这时工件表层金属的金相组织，由原来的马氏体转变为硬度较低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为回火烧伤;如果磨削区温度超过了相变温度，在切削液急冷作用下，使表层金属发生二次淬火，硬度高于原来的回火马氏体，里层金属则由于冷却速度慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织，这种烧伤称为淬火烧伤;若工件表层温度超过相变温度，而磨削区又没有冷却液进人，表层金属产生退火组织，硬度急剧下降，称之为退火烧伤。
　　磨削烧伤严重影响零件的使用性能，必须采取措施加以控制。控制磨削烧伤有两个途径:一是尽可能减少磨削热的产生;二是改善冷却条件，尽量减少传人工件的热量。采用硬度稍软的砂轮，适当减小磨削深度和磨速度，适当增加工件的回转速度和轴向进给量，采用高效冷却方式(如高压大流量冷却、喷雾冷却、内冷却)等措施，都可以降低磨削区温度，防止磨削烧伤。
　　三、表面层残余应力
　　1、共板法兰机加工表面产生残余应力的原因
　　(1)表层材料比容增大切削过程中加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压与摩擦，产生塑性变形，由于晶粒碎化等原因，表层材料比容增大。由于塑性变形只在表面层产生，表面层金属比容增大，体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层基体材料的阻碍，故表层材料产生残余压应力，里层材料则产生与之相平衡的残余拉应力。
　　(2)切削热的影响切削加工中，切削区会有大量的切削热产生，工件表面的温度往往很高。
　　(3)金相组织的变化切削时的高温会使表面层的金相组织发生变化。不同的金相组织有不同的密度，亦即具有不同的比容。表面层金属金相组织变化引起的体积变化，必然受到与之相连的基体金属的阻碍，因此就有残余应力产生。当表面层金属体积膨胀时，表层金属产生残余压应力，里层金属产生残余拉应力;当表面层金属体积缩小时，表层金属产生残余拉应力，里层金属产生残余压应力。
　　2、零件主要工作裹面最终加工工序加工方法的选择工件加工最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在被加工工件表面上留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。
　　工件加工最终工序加工方法的选择与机器零件的失效形式密切相关。机器零件失效主要有以下三种不同的形式:
　　(1)疲劳破坏在交变载荷的作用下，机器零件表面开始出现微观裂纹，之后在拉应力的作用下使裂纹逐渐扩大，最终导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏能力的角度考虑，最终工序应选择能在加工表面(尤其是应力集中区)产生压缩残余应力的加工方法。
　　(2)滑动磨损两个零件作相对滑动，滑动面将逐渐磨损。滑动磨损的机理十分复杂，它既有滑动摩擦的机械作用，又有物理化学方面的综合作用(例如私结磨损、扩散磨损、化学磨损)。
　　(3)滚动磨损两个零件作相对滚动，滚动面会渐渐磨损。滚动磨损主要来自滚动摩擦的机械作用，也有来自a结、扩散等物理、化学方法的综合作用。