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金属工件的损坏,一般是从表面层开始的。机械工件的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取决于工件表面层的质量。研究机械加工表面质量,就是为了掌握机械加工过程中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律,并运用这些规律来控制加工过程,最终达到改善工件表面质量,提高产品使用性能的目的。

表面质量对疲劳强度的影响

金属受交变载荷作用后产生的疲劳破坏往往发生在零件表面和表面冷硬层下面,因此,零件的表面质量对疲劳强度影响很大。表面粗糙度对疲劳强度的影响在交变载荷作用下,表面粗糙度的凹谷不为容易引起应力集中,产生疲劳裂纹。表面粗糙度值愈大,表面的纹痕愈深,纹底半径愈小,抗疲劳破坏的能力就愈差。

残余应力、冷作硬化对疲劳强度的影响 

残余应力对工作疲劳强度的影响很大。表面层残余应力将使疲劳裂纹扩大,加速疲劳破坏;而表面层冷作硬化能够阻止疲劳裂纹的扩展,延缓疲劳破坏的产生。表面冷作硬化一般伴有残余应力的产生,可以防止裂纹产生并阻止已有裂纹的扩展,对提高疲劳强度有利。

表面质量对耐磨性的影响

表面粗糙度对耐磨性的影响

刚加工好的运动副的两个接触表面之间最初阶段只在表面粗糙的峰部接触,实际接触面积远小于理论接触面积,在相互接触的峰部有非常大的单位应力,使实际接触面积处产生塑性变形、弹性变形和峰部之间的剪切破坏,引起严重磨损。表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般来说,表面粗糙度有一个最佳值,其值与零件的工作情况有关,工作载荷加大时,初期磨损量增大,表面粗糙度最佳值也加大。

表面冷作硬化对耐磨性的影响

加工表面的冷作硬化使摩擦副表面层金属的显微硬度提高,故一般可使耐磨性提高。但也不是冷作硬化程度愈高,耐磨性就越高,这是因为过分的冷作硬化将引起金属组织过度疏松,甚至出现裂纹和表层金属的剥落,使耐磨性下降。

表面质量对耐蚀性的影响

零件的耐蚀性在很大程度上取决于表面粗糙度。表面粗糙度值愈大,则凹谷中聚积腐蚀性物质就愈多,抗蚀性就越差。表面层的残余拉应力会产生应力腐蚀开裂,降低零件的耐磨性,而残余压应力则能防止应力腐蚀开裂。

表面质量对配合质量的影响

表面粗糙度值的大小将影响配合表面的配合质量。对于间隙配合,粗糙度值大会使磨损加大,间隙增大,破坏了要求的配合性质。对于过盈配合,装配过程中一部分表面凸峰被挤平,实际过盈量减小,降低了配合件间的连接强度。