第五章 机械加工表面质量

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1、1第五章 机械加工表面质量 2 尺寸精度形状精度位置精度（通常形状误差限制在位置公差内，位置公差限制在尺寸公差内）表面粗糙度波度纹理方向伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）加工精度表面质量表面几何形状特征表面缺陷层表层加工硬化表层金相组织变化表层残余应力图5-1 加工质量包含的内容3第五章第五章 机械加工表面质量机械加工表面质量4第五章第五章 机械加工表面质量机械加工表面质量55.1 加工表面质量的概念加工表面质量的概念5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响加工表面质量对零件使用性能的影响5.3 影响加工表面粗糙度的因素影响加工表面粗糙度的因素5.4 影响加工表面层物理机械性能的因素影响加工表面层物理

2、机械性能的因素5.5 改善表面粗糙度的方法改善表面粗糙度的方法5.6 工件表面强化的常见方法工件表面强化的常见方法6 加工表面质量：工件加工后表面层的状态。加工表面质量：工件加工后表面层的状态。加工加工表面质量表面质量表面粗糙度表面粗糙度表面波度表面波度表面层物理、表面层物理、力学性能变化力学性能变化表面层几何表面层几何形状特征形状特征表面层冷作硬化表面层冷作硬化表面层残余应力表面层残余应力表面层金相组织的变化表面层金相组织的变化纹理方向纹理方向表面缺陷表面缺陷(伤痕伤痕)5.1 加工表面质量的概念微观几何轮廓宏观几何轮廓789 一般情况下表面硬一般情况下表面硬化层的深度可达化层的深度可达0.

3、05 0.30mm。10111. 表面粗糙度对耐磨性的影响表面粗糙度对耐磨性的影响 （一）表面质量对零件耐磨性的影响（一）表面质量对零件耐磨性的影响5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响零件磨损三个阶段：零件磨损三个阶段：初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段初期磨损阶段；正常磨损阶段；剧烈磨损阶段零件耐磨性的影响因素：零件耐磨性的影响因素： 摩擦副的材料；润滑条件；表面质量摩擦副的材料；润滑条件；表面质量(接触面积接触面积)。图图5-1 5-1 磨损过程的基本规律磨损过程的基本规律121. 表面粗糙度对耐磨性的影响表面粗糙度对耐磨性的影响 表面粗糙度太大和太小都不耐磨表面粗糙度太大和太小

4、都不耐磨 表面粗糙度太大表面粗糙度太大，接触表面的实际压强增大，粗，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧；糙不平的凸峰相互咬合、挤裂、切断，故磨损加剧； 表面粗糙度太小表面粗糙度太小，也会导致磨损加剧。因为表面，也会导致磨损加剧。因为表面太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，太光滑，存不住润滑油，接触面间不易形成油膜，容易发生分子粘结而加剧磨损。容易发生分子粘结而加剧磨损。（一）表面质量对零件耐磨性的影响（一）表面质量对零件耐磨性的影响5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响13图图5-1 表面粗糙度与初期磨损量的关系表面粗糙度与初期磨损量的关系表面粗糙

5、度的最佳值与机器零件的工作情况有关表面粗糙度的最佳值与机器零件的工作情况有关，载，载荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度荷加大时，磨损曲线向上、向右移动，最佳表面粗糙度值也随之右移。值也随之右移。 5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响142. 冷作硬化对耐磨性的影响冷作硬化对耐磨性的影响 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。 因为表面的冷作硬化使磨擦副表面层金属的因为表面的冷作硬化使磨擦副表面层金属的显微显微硬度提高，塑性降低硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹，减少了摩擦副接触部分的弹性变形和塑性变形。性变形和塑性变形

6、。 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。HB磨损量磨损量(m) 过分的冷作硬化，将引过分的冷作硬化，将引起金属组织过度起金属组织过度“疏松疏松”，在相对运动中可能会产生在相对运动中可能会产生金属剥落，在接触面间形金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨成小颗粒，使零件加速磨损。损。5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响15 3. 表面纹理对耐磨性的影响表面纹理对耐磨性的影响 表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹表面纹理的形状及刀纹方向对耐磨性的影响，纹理形状及刀纹方向影响理形状及刀纹方向影响有效接触面积有效接触面积与与润滑液的存留润滑液的存留。4.

7、表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响表面层产生的金相组织变化对零件耐磨性的影响 金相组织的变化引起金相组织的变化引起基体材料硬度基体材料硬度的变化，进而的变化，进而影响零件的耐磨性。影响零件的耐磨性。5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响16（二）表面质量对零件疲劳强度的影响（二）表面质量对零件疲劳强度的影响 1. 表面粗糙度对疲劳强度的影响表面粗糙度对疲劳强度的影响 n 表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差。n 对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。 在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易在交变载荷作用下，表

8、面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。引起应力集中，产生疲劳裂纹。n表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，应力集中越严重，其抗疲劳破坏的能力越差。应力集中越严重，其抗疲劳破坏的能力越差。 5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响172.表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响表面层冷作硬化与残余应力对耐疲劳性的影响 适度的适度的表面层冷作硬化能表面层冷作硬化能提高提高零件的零件的疲劳强度疲劳强度； 残余应力有拉应力和压应力之分，残余应力有拉应力和

9、压应力之分，残余拉应力：残余拉应力：易使已加工表面易使已加工表面产生裂纹并使其扩展而产生裂纹并使其扩展而降低疲劳强度降低疲劳强度。 残余压应力：残余压应力：能够能够部分地抵消工作载荷施加的拉应力部分地抵消工作载荷施加的拉应力，延缓疲劳裂纹的扩展，从而延缓疲劳裂纹的扩展，从而提高提高零件的零件的疲劳强度疲劳强度。5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响18（三）表面质量对耐蚀性的影响（三）表面质量对耐蚀性的影响 1. 表面粗糙度对耐腐蚀性的影响表面粗糙度对耐腐蚀性的影响 零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与腐蚀作用越强烈。越深，渗透与腐

10、蚀作用越强烈。减小零件表面粗糙减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能度，可以提高零件的耐腐蚀性能。 2.表面残余应力对耐腐蚀性能的影响表面残余应力对耐腐蚀性能的影响 零件表面零件表面残余压应力残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入，质不易进入，可增强零件的耐腐蚀性可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性。拉应力则降低零件耐腐蚀性。 5.2 加工表面质量对零件使用性能的影响19（四）表面质量对零件配合质量的影响（四）表面质量对零件配合质量的影响1.表面粗糙度对零件配合精度的影响表面粗糙度对零件配合精度的影响 间隙配合间隙配合:粗糙度

11、值增大会使磨损增大，造成间隙增大，破粗糙度值增大会使磨损增大，造成间隙增大，破坏了要求的配合性质。坏了要求的配合性质。 过盈配合过盈配合:装配过程中一部分表面凸峰被挤平，产生塑性变装配过程中一部分表面凸峰被挤平，产生塑性变形，实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。形，实际过盈量减小，降低了配合件间的联接强度。 过渡配合过渡配合:因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合因多用压力及锤敲装配，表面粗糙度也会使配合变松。变松。2.表面残余应力对零件工作精度的影响表面残余应力对零件工作精度的影响 表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。表面层有较大的残余应力，就会影响它们精度的稳定性。