2.3 表面层残余应力

　　工件表面经机械加工后都会存在残余应力。残余压应力可提高表面层的耐磨性和疲劳强度，而残余拉应力则使耐磨性和疲劳强度降低。若拉应力超过工件材料的疲劳强度极限，则使工件表面产生裂纹，加速工件损坏。

　　2.3.1 产生残余应力的原因

　　1)热塑性变形的影响切削加工时，在切削热的作用下工件表层的局部温度比里层温度高得多，因此表层的热膨胀比里层大。当切削过后，表层温度下降也快，故冷收缩变形也比里层大，但受里层金属的阻碍，于是在工件表面产生残余拉应力。切削温度愈高，则表层热塑性变形愈大，残余拉应力也愈大，有时甚至产生裂纹。

　　2)冷塑性变形的影响在切削力的作用下，加工表面受到很大的冷塑性变形，加之切削刀具对已加工表面的挤压，使表层金属向两边塑性伸展，但受到里层金属的限制，因而工件表面产生残余压应力。

　　3)金相组织的影响切削时产生的高温会引起表面层的金相组织变化，由于不同的金相组织有不同的密度，故会引起体积的变化。当表面层体积膨胀时，因受到里层金属的牵制而产生压应力;反之，当表面层体积体积缩小时，则产生拉应力。

　　实际上，加工表面层的残余应力是上述三种因素综合影响的结果。在一定条件下，也可能由其中某一二利因素起主导作用。如在切削加工中，切削热不高，以冷塑性变形为主，加工表面层将产生残余压应力。而磨削时温度较高，热变形和相娈起主导作用，则表面产生残余拉应力。

　　2.3.2 零件主要工作表面最终工序加工方法的选择

　　零件主要工作表面最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在该工作表面留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。选择零件主要工作表面最终工序加工方法，须考虑该零件主要工作表面的具体工作条件和可能的破坏形式。

　　在交变载荷作用下，机器零件表面上的局部微观裂纹，会因拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏的角度考虑，该表面最终工序应选择能在该表面产生残余压应力的加工方法。

3 结论

　　在机械零件的机械机械加工中，加工表面产生的表面微观几何形状误差和表面物理力学性能的变化，虽然只发生在很薄的表面层，但长期的实践证明它们都影响机器零件的使用性能。研究机械加工表面质量的目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律，以便运用这些规律来控制加工过程，最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的。