磨削与残余应力的关系

磨削是一种切屑形成过程，需要高的能量才能将材料去除到指定尺寸。反过来，高能量也会产生热量，这些热量是由砂轮与工件在相互作用时产生的,产生的热能被工件吸收掉后就造成了工件从表层到次表层区域的温度升高。

砂轮与工件的相互作用

砂轮与工件的三个主要相互作用是切割、犁耕和摩擦。尤其是切削，通过产生切屑而去除材料。而犁耕会推动材料而不从工件上去除任何材料，这会导致发热和冷加工硬化，而摩擦是通过在工件表面上滑动砂轮的磨粒来产生热量，在研磨过程中，这三种相互作用都可以在不同程度上看到，而相互作用的程度主要取决于砂轮的状况。例如，当使用锋利的砂轮时切割会比犁耕和摩擦更有效。

当工件温度升高时会发生什么？

短时间里，可能会发生微观结构变化，摩擦、犁削、切屑等弹塑性变形，甚至断裂，也最有可能观察到表面完整性的一些变化。

当工件表面温度达到奥氏体化范围以上时，表面会发生二次硬化并在表面形成较高的残余压应力。这种热硬化材料称为未回火马氏体 (UTM)，俗称二次硬化烧伤。借助微观结构分析，马氏体（UTM）会用表层上白色层表示。

这些二次硬化的区域通常被回火区域包围，从而导致零件出现异质性问题，当零件投入使用时会造成表面裂纹和点蚀。

避免裂纹形成的一种可行方法是对零件进行喷丸处理，此工艺将在零件表面产生残余压应力，以延迟或停止裂纹扩展。

当工件表面温度达到回火范围以上但低于奥氏体化范围时，硬度会降低，工件表面以下会产生残余拉应力。这种热软化的材料称为过回火马氏体 (OTM)，也称为二次回火烧伤。通过微观结构分析，马氏体（OTM）由表层下的暗层表示。

如果需要一个快速、简单且无损的检测方法，使用巴克豪森噪声分析仪既能检测二次硬化也能检测二次回火烧伤。

巴克豪森噪声分析仪

如何降低温度？

如前所述，砂轮和工件相互作用产生的热量被工件吸收后会造成从表层到次表层区域的温度升高。降低砂轮的速度将减少摩擦，并可通过使用冷却液和进给率的正确配比来解决过热问题。