淬硬钢具有高强度和高硬度(HRC>55)等特性,在工业领域应用非常广泛。由于磨削加工能获得高的表面质量,因此磨削仍是淬硬钢精加工最常用方法。但淬硬钢磨削过程中,磨削比能大部分转化为磨削热,造成磨削区的温度急剧升高；同时磨粒切削刃滑擦、耕犁及切削的作用,使工件表面发生强烈的塑性变形,导致工件表面组织发生变化形成磨削白层。而白层具有高脆性、塑性变形严重以及微裂纹等特征,从而导致工件的疲劳强度降低,影响了产品的使用性能和寿命。因此,对磨削白层形成机理进行系统地研究对提高淬硬钢磨削表面质量有着非常重要的意义。基于此本论文对淬硬钢平面磨削时的磨削温度、磨削力、磨削白层组织、砂轮切削过程中工件的塑性变形和应力应变等问题进行了深入系统地研究；揭示了磨削白层形成的机理,讨论了砂轮状态、磨削工艺参数以及材料性能等对白层的影响规律；为磨削表面质量控制和磨削工艺参数优化提供理论依据。本文所作的工作主要包括：(1)针对热电偶测温过程中热电偶丝的热惯性问题,分析了热电偶在测量温度时的动态响应特性和影响动态误差的因素,提出了热电偶动态误差的补偿方法。通过实验测量了镍铬—镍硅热电偶的时间常数,比较了误差补偿后的温度与真实温度,结果表明动态误差补偿温度值能真实反映磨削表面温度。(2)研究了湿磨条件下磨削白层的特性,包括其组织结构、显微硬度、残余应力的分布。研究表明：磨削白层组织中存在超细隐晶马氏体、少量残余奥氏体和碳化物等组织形态；白层高硬度是由于高密度位错和高碳发生交互作用以及马氏体的超细晶粒引起强化导致；磨削白层表面残余应力在垂直和平行磨削方向上均表现为拉应力,并随磨削深度增加而增加。(3)建立了基于单颗磨粒切削淬硬钢的有限元仿真模型。根据磨粒切削过程,分析砂轮磨粒切削力模型,通过磨削力可计算磨粒对工件已加工表面的等效应力。根据磨粒切削的物理模型,建立了单颗磨粒切削的有限元模型,包括磨粒的几何模型、磨粒的材料模型以及淬硬钢材料的本构模型。对淬硬钢磨削过程进行了有限元三维仿真,获得了磨削表面的等效应力和应变。(4)研究了磨削白层的形成机理,分析了磨削白层的形成条件。通过仿真分析了磨削表面应力应变,研究了工件的应力应变和磨削表面温度对白层组织(白层厚度、残余奥氏体、微观应变、亚晶粒尺寸)的影响规律。研究表明：磨削白层是材料相变的产物,磨削热为白层的形成提供能量基础。磨削白层可在低于材料名义相变温度的条件下形成。材料的塑性变形和接触应力在磨削白层的形成中起到主要作用,高的接触应力能够降低材料的相变温度,促进相变的发生；塑性应变加强了碳原子在奥氏体组织中的扩散,促进马氏体组织的转变。强烈的塑性变形和快速冷却对晶粒起到细化作用。(5)磨削白层的影响因素实验研究。研究了磨削工艺参数、砂轮特性以及材料的性能如含碳量、热处理方式等对白层厚度的影响规律。研究表明：砂轮速度、磨削深度和工件速度对磨削白层均有重要的影响,而其中磨削深度对白层厚度的影响最大。白层厚度随工件材料的含碳量增加而增加,特别是在高的磨削深度和高的砂轮速度条件下尤为明显,其次磨削白层厚度随着工件材料的硬度增加而增加。磨削白层微观硬度随着含碳量增加而增加。