表面性质

出处：按学科分类—工业技术 北京出版社《现代综合机械设计手册上》第231页（682字）

机器中大多数金属零件的工作表面，是经过切削加工制成的。加工过程中，表面层的材料会发生严重变形，形成加工硬化层(深度达1～10μm)。除金之外的其它金属，在常温常压的大气中，其表层上面将形成一层透明的金属氧化膜(厚度为0．01～0．1μm)。氧化膜则被氧分子和水蒸汽分子所形成的吸附膜或污染膜所覆盖。如果再进行高速抛光，表面层中将出现由金属、氧化物和抛光粉构成的一层混合夹层(约1μm厚)。图1．5－1为表层示意图。金属机械零件表层的组织结构不仅与基体材质有关，还随加工工艺条件而变：而且在摩擦过程中，由于摩擦力和摩擦热的作用，表层结构将发生不同程度的变化，其中包括晶格面扭曲和随着表而塑性流动而出现合金元素向表层扩散和相互作用而使物理化学和机械性能的变化。例如合金钢在摩擦过程中，其表层可能产生一种特殊的奥氏体。总之，金属表层的强化程度、残余应力大小和微硬度，对摩擦和磨损均起着重要作用。

图1．5－1 置空气中经磨削和抛光的金属表层的典型结构

1－金属本体；2－轻变形层：3－严重变形层；4－抛光层；5－氧化膜；6－吸附膜

如图1．5－2所示，当两表面接触时，各接触点处的尺度比氧化膜厚度大得多，故表层的变形取决于表层和表层下金属本体的性能，但氧化膜在摩擦过程中仍起着很重要的作用。例如薄而强韧的氧化膜可以防止表面粘附。

图1．5－2 两表面接触面积与表面膜厚度