表面冷形变强化在(模具)模膛强化中的应用主要有喷丸强化、挤压强化和滚压强化等。模具的喷丸过程是弹丸流不断撞击模膛表面层并使表面层在0.1～0.7mm时不断积累塑性变形的过程。喷丸能促使工件表层的组织发生转变，如残留奥氏体诱发转变为马氏体，并引入压应力，从而提高表层的硬度、疲劳强度的耐磨性。经表面冷形变强化后进行时效处理，可使其进一步强化。......
2023-06-24
已加工表面形变与硬化问题分析
【摘要】：存在拉应力的硬化层，容易产生裂纹，降低零件使用寿命，故在精加工后希望获得压应力硬化层。压应力的硬化层，一般在用滚压等加工方法时才能产生；而拉应力的硬化层，则在受较大摩擦力时就能产生，如用钝的切削刃切削时就会产生拉应力的硬化层。同时受拉应力硬化后的已加工表面一般都会被擦伤，对于冲击和变动载荷的抵抗较弱，因而影响了零件的使用性能。
由塑性金属做成的金属丝，如果要用手拉断它是不容易的，所以人们总是把它朝两个相反方向反复地弯曲，就容易把它折断。经过反复弯曲，使金属发生了塑性变形，塑性变形改变着金属的性质，特别是引起金属的硬化（冷硬）。硬化的特征就是硬度增高及塑性的降低。因而使金属丝变脆，容易折断。同样，在切削的时候，金属层产生变形的那一部分的力学性能发生变化，硬度和强度增加，而塑性降低，疲劳强度减小，伴随着裂纹产生，这种现象称为加工硬化。在已加工表面上，由于受到刀刃的挤压和后刀面的摩擦，表面也产生一层薄的硬化层。
在硬化层中，有存在拉应力的硬化层和压应力的硬化层。存在拉应力的硬化层，容易产生裂纹，降低零件使用寿命，故在精加工后希望获得压应力硬化层。压应力的硬化层，一般在用滚压等加工方法时才能产生；而拉应力的硬化层，则在受较大摩擦力时就能产生，如用钝的切削刃切削时就会产生拉应力的硬化层。
应当指出，金属表面的硬化层，对下一道工序的加工是不利的，另外也影响了刀具的使用寿命。因为表面硬化层的金属强度极限和屈服强度的数值都提高了，因而性质较脆，而且有内应力存在。同时受拉应力硬化后的已加工表面一般都会被擦伤，对于冲击和变动载荷的抵抗较弱，因而影响了零件的使用性能。
硬化层的硬度比金属原来的硬度显著提高，如图6-5所示是被加工材料硬度增加的情形。在加工塑性金属时，切屑的硬度也比它本身金属要硬1.5～2倍，甚至更高。
图6-5 已加工表面冷硬的情形
实验指出：在切屑上和加工表面上各个点的硬度是不同的，靠近刀尖前面变形最大的地方硬度最高。表面硬化层的厚度，随材料性质、刀具几何参数及切削条件而定。在硬化层的形成中，刀具的锋利程度和切削用量起着很大的作用。增加切削速度可以使硬化层深度减小；增加背吃刀量会使硬化层深度增加。钝的切削刃由于刀尖圆弧半径的增大，切削比较困难，特别是切削层很薄的时候更困难，由于金属表层受到刀尖圆弧下半部的挤压而产生强烈的变形，结果形成了硬化层。钝的切削刃得到的硬化层厚度要比锋利的切削刃得到的大2～3倍。
不同的金属有不同的加工硬化程度，它们的硬度在切削过程中的增加也有所不同。被加工金属的塑性越高、硬度越低，加工硬化程度也越高。脆性金属（如铸铁），加工硬化程度低。
同时，硬化是被加工金属塑性变形的结果，变形越大，时间越长，硬化层就越深。所以当切削速度增加时，切屑来不及变形，因而硬化范围较小，硬度稍低。
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