摘要：利用磨削过程中产生大量的磨削热使40Cr钢表层的温度升高，超过奥氏体化的温度，然后快速冷却，使40Cr钢表层发生马氏体相变，达到强化40Cr钢表层的目的。在磨床上对40Cr钢进行磨削试验，观测并分析工件横断面相变层的组织变化、厚度值和硬度变化，以及加工后工件表面的粗糙度。借助有限元分析方法，对工件的温度场进行仿真，得出工件各处的温度变化历程，由马氏体相变条件来获得表层马氏体相变层的厚度值。试验结果表明，40Cr钢的表层发生了马氏体相变，表层的硬度值得到极大提高，表面粗糙度也满足常规磨削的要求。由有限元仿真得出的相变层厚度值和试验结果相吻合。因此利用磨削强化技术替代40Cr钢高频淬火强化工艺是可行的，并且这项技术可以对其他合金钢进行强化。借助有限元方法对工件表层的温度场进行仿真，可以预测相变是否发生和相变层的厚度，优化磨削参数，减少试验研究的次数和成本。

关键词：磨削强化 表层相变 温度场仿真 

单位：山东大学机械工程学院; 济南250061