工程材料论文

影响材料表面质量的因素及采取的措施

目    录

[摘要]    - 2 -

一．概述    - 3 -

(一)基本概念    - 3 -

1材料的定义    - 3 -

2复合材料    - 3 -

二.影响工件表面质量的因素    - 4 -

(一)加工过程对表面质量的影响    - 4 -

1工件材料的影响    - 4 -

2磨削加工的影响    - 4 -

3磨削表面层金相组织变化    - 4 -

(二)使用过程中影响表面质量的因素    - 5 -

1耐磨性的影响    - 5 -

2疲劳强度的影响    - 5 -

3耐蚀性的影响    - 5 -

三.机械加工表面质量对零件使用性能的影响    - 5 -

(一)零件耐磨性的影响    - 5 -

(二)零件疲劳强度的影响    - 6 -

(三)零件耐腐蚀性能的影响    - 6 -

四.结论    - 6 -

(一)工程材料涉及范围广    - 6 -

(一)工程材料作用深远性    - 6 -

五.参考文献    - 7 -

(一)人员    - 7 -

(二)网站    - 7 -

[摘要]

机械产品的使用性能的提高和使用寿命的增加与组成产品的零件加工质量密切相关，零件的加工质量是保证产品质量基础。衡量零件加工质量好坏的主要指标有：加工精度和表面粗糙度。本文主要通过对影响零件表面粗糙度的因素、零件表面层的物理力学性能（表面冷作硬化、残余应力、金相组织的变化与磨削烧伤）、表面质量影响零件使用性能等因素的分析和研究，来提高机械加工表面质量的工艺措施。

[关键词]

[工程材料] [复合材料] [表面质量] [影响因素] [控制措施]

一．概述

(一)基本概念

随着工业技术的飞速发展机械化生产以走进各大小企业，与之息息相关的就是各式各样的机器。而机器是由机械零件装配而成,机器的失效是由个别零件的失效而造成的,其根本原因是零件丧失了其应具备的使用性能。而通过研究与生产实践证明,零件的失效大都从表面开始,零件表面质量的高低是决定其使用性能好坏的重要因素。因此,正确地理解零件表面质量内涵,分析机械加工过程中影响加工表面质量的各种工艺因素,通过改变这些因素从而改善工件表面质量，提高产品的使用性能及对未来机械行业的发展具有重要的意义。

1材料的定义

材料是人类文 明和技术进步的标志，是人类赖以生存和发展壮大的重要物质基础。人类赖以生存和生活的有物质、能量和知识，与它们对应的分别有材料、能源和信息。自然界中的物质，可为人类用于制造有用物品的叫做材料。自然界中的能量。人类社会中的知识，需要利用和传播的叫做信息。广义的材料定义中的“物品”包括食品、衣物和器件。若将定义中的物品用器件来置换便是狭义的定义，也是材料科学与工程中经常采用的定义。现代科技及材料工业的发展，材料便有了现代的定义可为人类社会接受的、经济地制造有用器件的物质叫做材料。

2复合材料

复合材料在不少高技术领域获得重要的应用，目前已经与金属、无机非金属、高分子材料并列为四大材料。复合材料的出现可以追溯到古代。原始人类从生活实践中学会草茎和泥土作为建造的材料，这就是复合材料的雏形。就世界范围而言，从1940年开始到1960年的这20年是玻璃纤维增强材料的开发、利用时代，可称为复合材料发展的第一代。而1960年开始是玻璃纤维增强塑料的成熟和完善时期，这一时期中，同时出现了硼纤维和碳纤维增强塑料。1960年到1980年这20年是现金复合材料的开发时期，称为复合材料发展的第二代。从1980年到2000年这20年是先进复合材料得到开发时期，在这期间，复合材料不仅在宇航及飞机材料中应用，而且应用到所有的工业领域，这一时期称为复合材料的第三代。

二.影响工件表面质量的因素

(一)加工过程对表面质量的影响

1工件材料的影响

工件材料的性质；加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性越好，金属的塑性变形越大，加工表面就愈越粗糙。加工脆性材料时其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点使表面粗糙。一般韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料，加工后易得到较小的表面粗糙度。对于同种材料，其晶粒组织越大，加工表面粗糙度越大。因此，为了减小加工表面粗糙度，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较高的硬度。 

2磨削加工的影响

砂轮的影响  砂轮的粒度越细，单位面积上的磨粒数越多，在磨削表面的刻痕越细，表面粗糙度越小；但若粒度太细，加工时砂轮易被堵塞反而会使表面粗糙度增大，还容易产生波纹和引起烧伤。塑性大的软材料容易堵塞砂轮，导热性差的耐热合金容易使磨料早期崩落，都会导致磨削表面粗糙度增大。另外，由于磨削温度高，合理使用切削液既可以降低磨削区的温度，减少烧伤，还可以冲去脱落的磨粒和切屑，避免划伤工件，从而降低表面粗糙度值。

3磨削表面层金相组织变化

磨削表面层金相组织变化与磨削烧伤机械加工过程中产生的切削热会使得工件的加工表面产生剧烈的温升，当温度超过工件材料金相组织变化的临界温度时，将发生金相组织转变。在磨削加工中，由于多数磨粒为负前角切削，磨削温度很高，产生的热量远远高于切削时的热量，而且磨削热有60~80%传给工件，所以极容易出现金相组织的转变，使得表面层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。产生磨削烧伤时，加工表面常会出现黄、褐、紫、青等烧伤色，这是磨削表面在瞬时高温下的氧化下膜颜色。如果磨削表面层温度超过相变温度，但有充分的切削液对其进行冷却，则磨削表面层将急冷形成二次淬火马氏体，硬度比回火马氏体高，不过该表面层很薄，只有几微米厚，其下为硬度较低的回火索氏体和索氏体，使表面层总的硬度仍然降低，称为淬火烧伤。

(二)使用过程中影响表面质量的因素

每个刚加工好的摩檫副的两个接触表面

1耐磨性的影响

每个刚加工好的摩檫副的两个接触表面之间,最初阶段在表面粗糙的峰部触,实际接触面积远小于理论接触面积,在相互接触的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。 

2疲劳强度的影响

在交变载荷作用,表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中产生疲劳纹。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。 

3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。抗蚀性就愈差。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。

三.机械加工表面质量对零件使用性能的影响

(一)零件耐磨性的影响

零件的耐磨性是零件的一项重要性能指标，当摩擦副的材料、润滑条件和加工精度确定之后，零件的表面质量对耐磨性将起着关键性的作用。由于零件表面存在着表面粗糙度，当两个零件的表面开始接触时，接触部分集中在其波峰的顶部，因此实际接触面积远远小于名义接触面积，并且表面粗糙度越大，实际接触面积越小。在外力作用下，波峰接触部分将产生很大的压应力。表面层的冷作硬化可使表面层的硬度提高，增强表面层的接触刚度，从而降低接触处的弹性、塑性变形，使耐磨性有所提高。但如果硬化程度过大，表面层金属组织会变脆，出现微观裂纹，甚至会使金属表面组织剥落而加剧零件的磨损。

(二)零件疲劳强度的影响

表面粗糙度对承受交变载荷的零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度波谷处容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。并且表面粗糙度越大，表面划痕越深，其抗疲劳破坏能力越差。表面层残余压应力对零件的疲劳强度影响也很大。表面层的加工硬化对零件的疲劳强度也有影响。适度的加工硬化能阻止已有裂纹的扩展和新裂纹的产生，提高零件的疲劳强度；但加工硬化过于严重会使零件表面组织变脆，容易出现裂纹，从而使疲劳强度降低。

(三)零件耐腐蚀性能的影响

表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响很大。零件表面粗糙度越大，在波谷处越容易积聚腐蚀性介质而使零件发生化学腐蚀和电化学腐蚀。表面层残余压应力对零件的耐腐蚀性能也有影响。残余压应力使表面组织致密，腐蚀性介质不易侵入，有助于提高表面的耐腐蚀能力；残余拉应力的对零件耐腐蚀性能的影响则相反。

四.结论

(一)工程材料涉及范围广

这个学期上了理工科的工程材料，学了这样的课程才知道，原来，我们的生活，都离不开材料。材料的用途广泛，在我们日常生活中发挥着不可替代的作用。 

(二)工程材料作用深远性

工程材料指具有一定性能，在特定条件下能够承担某种功能、被用来制造零件和工具的材料。它的用途广泛，作用巨大，是别的材料所不可比拟的。随着国家科学技术的发展，工程材料的种类也越来越多，应用性也越来越强。现在国家积极推进高新技术的发展，工程材料所占的比重也越来越重大。

五.参考文献

(一)人员

寇元哲，影响机械加工表面质量的因素分析[J].甘肃科技，2007,7

花国操，互换性与技术测量基础[M]。北京：北京理工大学出版社，1995

张福润，徐鸿本，刘延林主编机械制造基础。华中科技大学出版社，2000

李兆铨，周明研。机械制造基础（上册）。中国水利水电出版社，2005

高波，机械制造基础。大连理工大学出版社，2006

于骏一，邹青，机械制造基础，机械工业出版社2004

焦士仲，金属切削原理[M]北京：机械工业出版社，1991

(二)网站

www.17net.net论文网