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影響硬態(tài)切削已加工表面質(zhì)量的另一個(gè)重要因素是白層的形成。白層是伴隨著硬態(tài)切削過程所形成的一種組織形態(tài)，它具有的磨損特性：一方面硬度高，耐蝕性好；另一方面又表現(xiàn)出較高脆性，易引起早起剝落失效，甚至形成鍛件加工之后放置一個(gè)階段后開裂。

在高剛性數(shù)控車床上采用陶瓷和PCBN刀具切削淬硬AISIE52100軸承鋼時(shí)發(fā)現(xiàn)：鍛件表層和亞表層的組織狀態(tài)發(fā)生變化，其微觀組織由白色的未回火層和黑色的過回火層組成。

目前將白層視為馬氏體組織的觀點(diǎn)一致認(rèn)可，主要爭議在于白層的精細(xì)結(jié)構(gòu)。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為白層是相變的結(jié)果，是由材料在切削過程中被快速加熱和驟然冷卻而形成的晶粒細(xì)小的細(xì)晶馬氏體組成。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為白層的形成僅術(shù)語變形機(jī)制，只是由塑性變形而成為的非常規(guī)型馬氏體。

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視頻作者：定襄縣億欣源法蘭加工有限公司

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鍛件在冷卻過程中如有相變發(fā)生，除引起溫度應(yīng)力外，還會產(chǎn)生組織應(yīng)力，也是由于相變前后組織的比容發(fā)生變化，以及鍛件表里相變時(shí)間不同的結(jié)果。

如鍛件在冷卻過程中有馬氏體轉(zhuǎn)變時(shí)，隨著鍛件溫度降低，表層先進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變，由于馬氏體的比容大于奧氏體的比容，這時(shí)所引起的組織應(yīng)力為，表層是壓應(yīng)力，心部為拉應(yīng)力。 

但是這時(shí)心部溫度比較高，處于塑性良好的奧氏體狀態(tài)，通過局部塑性變形，上述應(yīng)力很快得到松弛。隨后鍛件繼續(xù)冷卻，心部也發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，這時(shí)產(chǎn)生的組織應(yīng)力，心部是壓應(yīng)力，表層為拉應(yīng)力。

應(yīng)力不斷增大，直到馬氏體的轉(zhuǎn)變結(jié)束為止。由于鋼中所有相的比容均比奧氏體大，因此當(dāng)鍛件冷卻發(fā)生其它組織轉(zhuǎn)變時(shí)，所產(chǎn)生的組織應(yīng)力同樣具有上述規(guī)律。

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對鍛件來說，打中心孔并對表面和中心一起冷卻，可使拉應(yīng)力的峰值移向中間層，數(shù)值也可大大降低，所以，這是防止橫斷的有效方法之一。

然而打中心孔時(shí)往往會使冶金缺陷暴露到中心孔表面，亦有其不利之處。較完整的模擬技術(shù)應(yīng)將數(shù)值模擬和物理模擬結(jié)合起來。

所謂數(shù)值模擬是指采用一組代數(shù)的或微分的控制方程來描述一個(gè)過程或一個(gè)過程的某些方面，通過計(jì)算機(jī)求解，得到計(jì)算域內(nèi)所有變量完整而詳盡的值。

數(shù)值模擬的控制方程可分為理論型、半經(jīng)驗(yàn)型和經(jīng)驗(yàn)型三類。

理論型是指獲得公認(rèn)的經(jīng)典關(guān)系式，常反映了某個(gè)物理量的守恒性質(zhì)。半經(jīng)驗(yàn)型是指通過對公認(rèn)的理論關(guān)系進(jìn)行簡化或附加一定的假設(shè)，而獲得的控制方程。