1 引言

刀具材料的发展、机床及其零部件的改进，使得硬态切削成为可能，并且可达到磨削加工的精度与表面质量，为某些淬硬零件的加工开辟了精加工的新途径。硬态切削的明显优点是切削时柔性较高，用一定几何参数的刀具可加工不同形状的零件；不用切削液，利于环境保护；加工时间短，投资费用少。在某些领域，硬态切削已经被证实是一种经济、有效的代替磨削的加工方法。

在硬态切削过程中，材料已加工表面通常会产生硬度更高的白色非侵蚀薄层，被称为白层。白层是影响工件性能和表面完整性的重要因素。对白层进行深入系统的研究，对提高硬态切削质量有着非常重要的意义。

2 摩擦学白层研究现状

“白层”的概念最早始于1912年，它不仅是两接触表面摩擦的结果，也可在一些大变形条件下，甚至是电火花切割及激光表面处理等冷急条件下产生。因它能抵抗一般的腐蚀，在光学显微镜下(或普通电子显微镜)呈现白色，所以被称为白层，通常具有比原始材料高的硬度。因对材料的摩擦磨损性能有重要的影响，又被冠以摩擦学白层、白色浸蚀层、绝热剪切带、再结晶层和摩擦学转变结构等不同的名称。

目前对白层的研究较多，但都未取得突破，尚无明确的研究成果。对白层的研究多集中在摩擦学领域，其分歧与争议主要集中在白层的组织结构、形成机制和对磨损过程的影响等方面。

1. 白层的特征

   白层是一种形成条件极宽、表现形式各异的磨损表面组织。不同的材料，出现于不同的磨损形式、摩擦条件和摩擦副中。对金属而言，白层的一般特征为：

   • 非浸蚀性：铁基材料的白层通常在常规的浸蚀剂下不易被浸蚀，在光学显微镜下呈白色，这也是它被称为白层的原因；有色金属材料(如铝、钛合金等)在常规浸蚀剂下有时呈暗色，故也称为“暗层”。
   • 高硬度：高硬度是白层最显著的一个特征，通常为800-1200HV，远高于基体材料(甚至是基体硬度的数倍)。一些白层的次表层软化现象可能是由摩擦热造成的过回火所致。表1为影响钢表面白层硬度的因素。