表面完整性：定义与特点

评价表面质量在国外已开始使用统一的名词——表面完整性(Surface Integrity)，它的定义是:由于受控制的不同制造方法的影响，导致材料表面状态或性质变化的结果。根据表面完整性提出的评价指标已在宇航、汽车、核电等工业部门受到重视并得到应用。机床制造业也正对齿轮副、滚动轴承等的制造工艺提出了要求。表面完整性的评价指标有以下五类:

(1)表面形貌，如粗糙度;

(2)表面缺陷，如表面裂纹;

(3)微观组织与表面层冶金学、化学特性，如金相组织、表层化学性能、微观裂纹;

(4)表层物理机械性能，如显微硬度;

(5)表层的其他工程技术特性，如对光的反射性能。

具体一个零件表面完整性的评价指标是根据其工作要求而变化的，根据零件技术要求不同，表面完整性的评价指标分成三个级别标准进行评定。这三个级别中后一级是前一级的发展。三个级别规定如下:

1.基本数据组

(1)表面粗糙度和表面纹理组织;

(2)宏观组织(10×或更低倍数)，如宏观裂纹、腐蚀的显示;

(3)微观组织与表面冶金学特性，如微观裂纹、塑性变形、表面层相变、显微结构变化、金相显微组织评价;

(4)显微硬度。(www.xing528.com)

2.标准数据组

标准数据组是在基本数据组的基础上增加根据零件使用的应力条件、环境介质、温度条件和加工要求提出的物理－力学特性要求，包括:①基本数据组;②疲劳强度;③残余应力和变形;④应力腐蚀试验要求。

3.扩大数据组

扩大数据组是在标准数据组基础上，扩大了力学性能试验和工程技术专门要求的检测，以满足设计对表面质量的深入要求，它包括:

(1)标准数据组;

(2)扩大的疲劳试验，用于获得设计所需要的信息;

(3)扩大的力学性能，如拉力试验、应力断裂、蠕变;

(4)其他特殊性能，如摩擦特性、表面锈蚀特性、光学特性等。

表面完整性规定的各种数据的测试，包括常规的测量技术和方法与专门的检测技术。

表面完整性研究的基本数据，还应包括一种材料在选定的工艺参数范围内(这些参数应能代表该材料在加工中可能遇到的工艺条件变化范围)的变化。根据加工条件变化范围以确定这种材料对加工条件变化的敏感性。例如一种镍基合金涡轮盘的加工表面完整性数据表明，此种合金就其疲劳强度来讲，对Ra0.38～6.1μm范围内的表面粗糙度不敏感。根据这一点就可以放宽对这种零件车削加工的表面粗糙度要求。涡轮盘的表面粗糙度由Ra 1.6改为3.2μm，零件的加工工时大约减少了10%，从而降低了产品成本。