制造硬質(zhì)合金刀具采用的金剛石磨削處理可以使刀具表面層的物理?機(jī)械特性變壞或者改善。決定表面層質(zhì)量的基本參數(shù)是：微觀形貌(即表面粗糙度)，表面層的結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)，第Ⅰ類殘余應(yīng)力值及其分布。燒結(jié)后的硬質(zhì)合金通常具有不低于Rz5μm的表面粗糙度，金剛石加工可以保證Rz不低于2μm，在Rz=1～5μm范圍內(nèi)顯微粗糙度的深度實(shí)際上不影響硬質(zhì)合金的壽命指標(biāo)。在磨削加工中硬質(zhì)合金晶粒內(nèi)部的細(xì)微結(jié)晶結(jié)構(gòu)參數(shù)也發(fā)生變化，嵌晶塊發(fā)生破碎(相干分散區(qū))，其值減小一個(gè)數(shù)量級(jí)，由(10～15)×10-5mm降到(10～15)×10-6mm。晶粒顯微畸變值(Δd/d，第Ⅱ類應(yīng)力)發(fā)生變化，表面層性能也相應(yīng)變化。但是，實(shí)際上細(xì)微結(jié)晶結(jié)構(gòu)參數(shù)變化與硬質(zhì)合金壽命之間并未發(fā)現(xiàn)直接關(guān)系。所以在循環(huán)載荷下(如銑削力)硬質(zhì)合金的使用壽命既與表面層的結(jié)構(gòu)和亞結(jié)構(gòu)無(wú)直接關(guān)聯(lián)，又首先不是決定于表面粗糙度，而是決定于表面層的殘余應(yīng)力狀態(tài)，即第Ⅰ類殘余應(yīng)力值及其沿截面的分布對(duì)硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和壽命起著決定性因素。表面層殘余壓應(yīng)力的形成促使斷裂源遷移到距離表面更深的受載荷較小的層次，抑制了裂紋的萌生和擴(kuò)展，這就使得強(qiáng)度和壽命增加;同時(shí)隨著硬質(zhì)合金表面層殘余壓應(yīng)力層分布深度的增加，其強(qiáng)度和壽命逐漸提高。而表面層形成的殘余拉應(yīng)力則促進(jìn)裂紋的萌生和擴(kuò)展，是產(chǎn)生裂紋的必要條件，且使得強(qiáng)度和壽命降低。但磨削后的表面往往既有殘余壓應(yīng)力又有拉應(yīng)力，因此，理想的磨削表面層狀態(tài)應(yīng)是表面層殘余壓應(yīng)力值越高越好，殘余壓應(yīng)力層分布越深越好；近表面層殘余拉應(yīng)力值越低越好，殘余拉應(yīng)力層越薄越好，拉應(yīng)力值距離表面越深越好。反之，表面層較淺的壓應(yīng)力分布和近表面層過(guò)高的拉應(yīng)力值則是萌生磨削裂紋的主要原因。所以，在磨削加工過(guò)程中應(yīng)盡量減小和避免殘余拉應(yīng)力的產(chǎn)生。
在多數(shù)情況下硬質(zhì)合金制品燒結(jié)后在表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力(起源于熱)，這種拉應(yīng)力值可達(dá)500～1000MPa。該應(yīng)力層的深度不大于5～7μm，應(yīng)力滲入深度不超過(guò)30～40μm。越接近表面，其值越高;鈷含量越高，其值越高。因此燒結(jié)后的硬質(zhì)合金抗彎強(qiáng)度值(TRS值)和疲勞壽命值很低。但磨削余量常大于0.1mm，因而隨后的磨削加工在去除硬質(zhì)合金表層后完全可以消除燒結(jié)合金中的殘余拉應(yīng)力，并形成新的應(yīng)力狀態(tài)。由此可見，燒結(jié)工藝引起的殘余應(yīng)力對(duì)在磨削過(guò)程中殘余應(yīng)力的形成沒(méi)有影響。
