表面温度和热影响深度都达到最大，随工件速度的降低而快速增大。较高的速度缩短了接触时间从而降低了工件上的热量。
3.5 预测残余应力
图10为沿深度的计算残余应力轮廓（考虑、未考虑砂轮的机械作用），工件速度为Vw=7m.min-1（Tmax=666℃）和Vw=22m.min-1（Tmax=242℃）模拟值和实测值之间的差异是十分显著的。和实验测量相比，数值模拟的结果表明工件速度对残余应力有非常显著的影响。在较低速度下，切削和进给两个方向上都观察到了较高的表面拉伸残余应力。距离表面100μm距离时，该值逐渐降低至-100MPa(10a)。在较高速度下，磨削表面下观察到较低的压缩残余应力。值得注意的是，在所有加工中，砂轮的模拟机械作用对残余应力的分布无影响。
图十：残余应力轮廓（a）Vw=7m.min-1（b）Vw=22m.min-1
4、讨论
实验结果和模拟结果之间的显著差异说明了高速钢磨削加工中残余应力来源的很多问题。利用热机械模型求得的数字结果给出了两种残余应力状态类型：当热效应明显时（Vw=7m.min-1），拉伸残余应力产生，如图10a；当机械效应大于热效应时，产生低压缩残余应力，如图10b。本研究所用数字模型并未考虑相位变换引起的形变和材料回火以及工件上材料的脱落。所有这些现象都会降低拉伸残余应力并提高压缩残余应力。
由于冶金材料属性的信息缺失，研究重点主要集中在受影响层面上。磨削加工后，表面试样被涂附上一层树脂，然后进行机械抛光和蚀刻。图11为改性层面，厚度约5μm。
图十一：HSS磨削表面微结构的SEM观察图
在图11a中，改性形成的层面可能是由严重的塑性变形引起的，也可能是由热激化奥氏体相变引起。磨削表面的压缩残余应力也可能是由磨削过程中经转化的残留奥氏体含量所致，如图11b所示。
此外，临近磨削表面的EBSD检测显示出较低的指数（黑色区域），这说明有其他相的存在，其变形的微结构和马氏体结构是不一样的。
图12：HSS磨削表面微结构的EBSD观察
为更多了解改性层的相组份，实验还进行了磨削前后X射线衍射相分析。结果显示磨削和未磨削试样的马氏体相的观察图是一样的。
5、结论
利用CBN砂轮对高合金化高速钢进行外圆精磨加工后，表面层产生了100μm厚的显著压缩残余应力。实验测量显示工件速度是外圆磨削过程中最关键的动力参数，它会影响磨削试样上残余应力的分布。利用热机械模型求得的热学结果显示温度可以大于材料的回火温度并接近Ac1值。但数值模拟求得的残余应力和试验实测值并不匹配。磨削高速钢微结构的分析说明残余应力是机械、热学和变形效应共同作用的结果。变形结构的改性表面层有SEM/EBSD图可以看出。微结构的变化和磨削过程中残留的奥氏体相变、回火现象和塑性变形有关。
