提高工件转速，会缩短砂轮对工件的作用时间，因而表面层的冷硬程度将增大。
提高磨削速度，每颗磨粒的切削厚度变小，减弱了塑性变形程度；同时磨削区的温度将升高，弱化倾向增大。高速磨削时加工表面的冷硬程度总比普通磨削时低，图4-14的实验结果就很好地说明了这一点。
3）砂轮的影响
砂轮的粒度越大，作用在每颗磨粒上的载荷就越小，冷硬程度也越小。砂轮修整质量不佳，热回复作用加大，表面冷作硬化程度减弱。
2．表面层金属的金相组织的变化
机械加工过程中，在工件的加工区及其邻近的区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生相应的金相组织变化。特别是在磨削加工中，由于磨削比压大，磨削速度高，切除金属所产生的热约80%传给工件表面，使工件表面的温度升高很快，达到很高的温度。高温导致表层金属的金相组织产生变化，造成表面金属硬度下降，工件表层呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。磨削烧伤会严重影响零件的使用性能。
磨削淬火钢时，在工件表面形成的瞬时高温将会使表层金属产生以下三种金相组织变化： 1）如果磨削区温度未超过淬火钢的相变温度（碳钢的相变温度为727°C），但已超过马氏体的转变温度（中碳钢为300°C），工件表面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）如果磨削区温度超过了相变温度，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，因冷却速度较缓慢，出现了硬度比原来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）如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削过程中又没有良好的冷却液，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。
发生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减少热量的产生和加速热量的散失，具体措施如下：
（1）合理选择砂轮。硬度太高的砂轮、钝化了的磨粒不易脱落，钝化的磨粒继续切削会使磨削力和磨削热增加，容易引起局部烧伤，所以在磨削导热性差、容易烧伤的材料和空心薄壁不易散热而易于烧伤的零件时，应选软一些的砂轮，选择具有一定弹性的结合剂，如树脂、橡胶等，如遇某种原因导致磨削力增大时，磨粒能产生一定程度的弹性退让，使磨削深度自动减小，对减轻烧伤有良好的效果，选用磨粒较粗的砂轮，也可减轻烧伤。磨削塑性较大的材料时，为了避免砂轮堵塞，也宜选用磨粒较粗的砂轮，但磨粒太粗会影响表面粗糙度，故应综合考虑，正确选择砂轮磨料，也能有效减轻
磨削烧伤。磨粒的硬度要高，且具有相应的脆性。磨粒硬度高，才能使锐利的锋刀在磨削过程中不易磨钝，有相应的脆性，才能保证磨钝后的磨粒容易破碎而形成新的锋刀，只有这样才能提高磨粒的切削作用，降低摩擦和挤压作用，从而减少热量的产生。例如，用白刚玉磨料磨削淬火钢，磨料容易破碎，产生的磨削热量少，工件不易烧伤；用人造金刚石磨料磨削硬质合金，由于它的硬度极高，刀尖锋利，磨削力小，因此不会产生烧伤和磨削裂纹；CBN磨料的硬度和强度略低于人造金刚石，适于磨削各种既硬且韧的淬火钢和高强度钢等，磨削热量低。
（2）合理选择磨削用量。磨削深度ap对磨削温度影响最大，如图4-15所示。从减轻烧伤的角度考虑，ap不宜过大。增大横向进给量ft，使工件与砂轮接触时间相对减少，对减轻烧伤有好处，图4-16表示横向进给量ft造成表面粗糙度增大的缺陷，可采用宽砂轮进行磨削。
实验条件：vs= 35m/s，vw= 0.5m/s，ft= 12mm/r 实验条件： vs= 35m/s，vw= 1m/s，ap = 0.02mm
1—ap= 0.01mm；2—ap = 0.02mm； 1—ft = 24 mm/r；2—ft = 12 mm/r； 3—ap = 0.04mm；4—ap = 0.06mm 3—ft = 6 mm/r
图4-15 磨削深度对磨削温度场的影响 图4-16 进给量对磨削温度场的影响 增大工件的回转速度vw，磨削表面的温度会升高，但其增长的速度与磨削深度的影响相比小得多。此外，工件速度增大，则热作用时间缩短，热量不易传入工件内层，只可能产生很薄的烧伤层，具有减小烧伤层深度的作用。表4-3是工件电度对表层温度和烧伤层厚度影响的情况。通过最后几次无进给的光磨，或通过精磨、研磨和抛光可将它去除，甚至零件在使用初期的磨损也能把它去掉，所以问题不在于有没有烧伤，而在于烧伤层有多深。当还应看到，增大工件速度vw会使表面粗糙度增大，为了弥补这一缺陷，可以相应提高砂轮速度vs。实践证明，同时提高砂轮速度和工件速度，可以有效避免烧伤。
从减轻烧伤而同时又尽可能地保持较高的生产率考虑，在选择磨削用量时，应选用较大的工件
速度vw和较小的磨削深度。
表4-3 工件速度vw对表层温度和烧伤层深度的影响
vw /（m/s） 0.5 1 2 3 表面温度θ/°C 1075 4106 1380 1510 处在600°C以上的 金属层深度/mm 0.096 0.072 0.060 0.052 处在600°C以上的 金属层深度/mm 0.043 0.042 0.040 0.039 （3）改善冷却条件 一般的冷却方法效果很差，因为旋转的砂轮表面上产生强大气流量，以致没有多少冷却液能进入磨削区，而是大量喷注在已离开磨削区的表面上，此时磨削热已进入工件表面造成了热损伤，所以磨削时冷却液若能直接进入磨削区，对磨削区进行充分冷却，及时带走大量磨削热，能有效地防止烧伤现象的产生，为了提高冷却效果可采取一下措施：
①采用高压大流量冷却，不但可以增强冷却作用，而且还能对砂轮进行更好的冲洗，使其空隙不易被切屑堵塞。如有的磨床冷却液流量为200L/min，压强为800KPa~1220Kpa。机床通常都带有防护罩，以防止冷却液四处飞溅。
②采用喷雾冷却，利用压缩空气使冷却液雾化，并以高速喷入磨削区，雾化了的冷却液在汽化时能够带走更多的热量，但这种冷却方式需要一套专用的装置。
③采用内冷却法。内冷却是一种较为有效的冷却方法，砂轮是多孔隙、能渗水的，其工作原理是：经过严格过滤的冷却液通过中空主轴法兰套引入砂轮的中心腔内，由于离心力的作用，这些冷却液就会通过砂轮内部的空隙向砂轮四周的边缘洒出，这样冷却液就有可能直接进入磨削区，如图4-17所示，冷却效果良好。但冷却时要形成大量水雾，机床需要防护罩。但此法在精磨时操作者无法观察磨削火花进行试切吃刀。
1—锥形盖 2—切削液通孔 3—砂轮中心腔 4—开孔薄壁套
图4-17 内冷却砂轮 图4-18 带空气挡板的冷却液喷嘴
④为了减轻高速旋转砂轮表面高压附着气流的作用，可以在喷嘴上方安装空气挡板（图4-18），并使它紧贴砂轮表面挡板，可以减轻砂轮圆周表面上高压气流的影响，使冷却液能顺利地喷注到磨削区，这对于高速磨削更为重要。
⑤采用开槽砂轮也是改善冷却条件的一种有效方法。 在砂轮的四周上开一些横槽，能使砂轮将冷却液带入磨削 区，从而提高冷却效果；砂轮开槽同时形成间断磨削，工 件受热时间缩短，金相组织来不及转变。砂轮开槽还能起
图4-19 开槽砂轮
扇风作用，可以改善散热条件，如图4-19。因此开槽砂轮可以有效地防止磨削烧伤现象的发生。
3．表面层残余应力
在切削或磨削加工过程中，由于切削力和切削热的作用，工件表面层金属发生塑性变形，体积变化或金相组织发生变化，导致在表面层金属与其基体的交界处产生相互平衡的应力，称为表面层残余应力。
（1）表层金属产生残余应力的原因
机械加工时在加工表面的金属层内有塑性变形产生，使表层金属的比容增大。由于塑性变形只在表面层中产生，而表面层金属的比容增大和体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻碍，这样就在表面层内产生了残余压应力，而在里层金属中产生残余拉应力。当刀具从被加工工件表面上切除金属时，表层金属的纤维被拉长，刀具后刀面与已加工表面的摩擦又加大了这种拉伸作用；当刀具切离之后，拉伸弹性变形将逐渐恢复，而拉伸塑性变形则无法恢复，表面层金属的拉伸塑性变形，受到与它相连的里层未发生塑性变形金属的阻碍，因此就在表层金属中产生了残余压应力，而在里层金属中产生了残余拉应力。
在机械加工中，如果表层金属产生了金相组织的变化，表层金属的比容将随之发生变化，而表层金属的这种比容变化必然会受到与之相连的基体金属的阻碍，因此就会产生残余应力。如果金相组织的变化引起表层金属的比容增大，则表层金属将产生残余压应力，而里层金属将产生残余拉应力；若金相组织的变化引起表层金属的比容减小，则表层金属产生残余拉应力，而里层金属产生残余压应力。
（2）影响切削表层金属残余应力的因素
①切削用量的影响 切削速度增大，是表面金属沿速度方向的塑性变形减少，工件表层产生残余拉应力，随速度的提高而下降。但在加工18CrNiMoA钢时，如果再增大切削速度，表层温度将会逐渐增高至淬火温度，表层金属产生局部淬火，因而在表层金属中产生残余压应力。加大进给量，会使表层金属塑性变形增加，切削区产生的热量也随之增多，从而导致残余应力的数值及扩展深度都相
