表面层金相组织变化的影响因素及控制
在机械加工过程中，表面层金属除发生加工硬化及产生残余应力，还会因为高温引起表层金属的氧化及金相组织的改变，从而对表面层金属的化学性能也产生影响。
（一）机械加工表面金相组织的变化与磨削烧伤
机械加工过程中，在工件的加工区及其临近区域，将产生一定的温升。当温度超过金相组织变化的临界点时，金相组织就会发生变化。磨削加工时所消耗的能量绝大部分转化为热，单位面积上产生的切削热比一般切削方法要大几十倍，且有约70%以上的热量传给工件，使工件非常易于达到相变点，导致加工表面层金属金相组织发生变化，造成表层金属的强度和硬度降低，并产生残余应力，甚至会出现微观裂纹，这种现象称为磨削烧伤。因此，磨削是一种典型的容易产生加工表面金相组织变化（磨削烧伤）的加工方法。
磨削烧伤的实质是材料表面层的金相组织发生变化，产生的原因是温度高。由于磨削时表面层的温度很高，切削区的温度可达1 500～1 600℃，超过了钢的熔点，所以磨削时有火花产生，而工件表面层的温度常达900℃以上，超过了相变温度，因此通常在磨削时容易产生烧伤问题。在磨削加工中若出现磨削烧伤现象，将会严重影响零件的使用性能，使零件使用寿命成倍下降，有时根本无法使用。工件磨削出现的烧伤色是工件表面在瞬时高温下产生的氧化膜颜色，多为黄、褐、紫、青等颜色。
磨削淬火钢时，在工件表面层形成的瞬时高温将使表面金属产生以下三种金相组织变化。
（1）如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度（碳钢的相变温度为720℃），但已经超过马氏体的转变温度（中碳钢为300℃），工件表层金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织（索氏体或托氏体），这称为回火烧伤。
（2）如果磨削区的温度超过相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属会出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的回火马氏体高；在它的下层，因冷却较慢，出现硬度比原先的回火马氏体低的回火组织（索氏体或托氏体），这称为淬火烧伤。
（3）如果磨削区的温度超过相变温度，而磨削过程又没有冷却液，表层金属将产生退火组织，表层金属的硬度将急剧下降，这称为退火烧伤。
（二）改善磨削烧伤的工艺途径
磨削烧伤零件的物理力学性能和使用寿命大大降低，甚至会报废，因此必须采取措施加以控制。造成磨削烧伤的根本原因是磨削温度过高，因此避免和减轻磨削烧伤的基本途径是尽可能减少磨削热的产生和加快散热速度，一切影响温度的因素都在一定程度上对烧伤有影响，因此研究烧伤问题可以从磨削时的温度入手。具体措施有以下几种。
（1）合理选择砂轮。硬度太高的砂轮，自锐性不好，使磨削力增大，温度升高，容易产生烧伤，所以选择合适的黏结剂，采用硬度稍软的砂轮较好。磨削导热性差的材料容易产生烧伤现象，应特别注意合理选择砂轮的硬度、结合剂和组织。硬度太高的砂轮，砂轮钝化之后不易脱落，容易产生烧伤。总之，为避免产生烧伤，应选择较软的砂轮。(https://www.daowen.com)
选择具有一定弹性的结合剂（如橡胶结合剂、树脂结合剂），这样，当由于某种原因导致磨削力增大时，砂轮的磨粒能产生一定的弹性退让，使切削深度减小，也有助于避免烧伤现象的产生。
立方氮化硼砂轮热稳定性好，磨削温度低，且本身硬度、强度仅次于金刚石，磨削力小，能磨出较高的表面质量。
选用粗粒度砂轮磨削，不容易产生烧伤。当磨削软而塑性大的材料时，为了避免砂轮堵塞，也宜选用较粗磨粒的砂轮。
此外，为了减少砂轮与工件之间的摩擦热，在砂轮的空隙内浸入石蜡之类的润滑物质，对降低磨削区的温度、防止工件烧伤也有一定效果。
（2）磨削用量。当磨削深度增加时，无论工件表面温度，还是表面下不同深度的温度，都随之升高，烧伤会增加，故磨削深度不能选得太大。
工件纵向进给量。纵向进给量越大，磨削区表面温度越低，磨削烧伤越少。原因是纵向进给量的增加使得砂轮与工件的表面接触时间相对减少，因而热的作用时间减少，散热条件得到改善。为了弥补纵向进给量增大而导致表面粗糙度的缺陷，可采用较宽的砂轮。
工件的速度。增大工件速度时，磨削区温度会上升，但因为速度的增大，虽使发热量增大，但热的作用时间却减少了。因此，为了减少烧伤而同时又能保持高的生产率，在选择磨削用量时，应选择较大的工件线速度和较小的磨削深度，同时为了弥补工件速度增大而导致表面粗糙的缺陷，一般最好提高砂轮的转速。
总之，适当减小磨削深度和磨削速度，适当增加工件的转动速度和轴向进给量，均会减少烧伤现象的发生。
（3）工件材料。工件材料对磨削区温度的影响主要取决于它的硬度、强度、韧性和导热系数。硬度越高，磨削热量越多，但材料过软，易于堵塞砂轮，反而使加工表面温度急剧上升。工件强度越高，磨削时消耗的功率越多，发热量也越多。工件韧性越大，磨削力越大，发热越多。导热性能比较差的材料，如耐热钢、轴承钢、不锈钢等，在磨削时都容易产生烧伤。
（4）冷却条件。采用高效冷却方式（如高压大流量冷却、喷雾冷却、内冷却）等措施，能较好地降低磨削区温度，防止磨削烧伤。
