预应力淬硬磨削结合了预应力磨削与表面淬硬技术,用一种复合加工的方法来代替传统磨削工艺。这种工艺不仅可以简化工序,提高生产率和保护环境,还可以控制试件表面残余应力分布以及减小表面粗糙度,是一种具有发展前景的新型加工工艺。以磨削原理、金属学与热处理、有限单元法、位错理论及相变理论为研究基础,建立预应力淬硬磨削过程温度场和应力场耦合模型。对砂轮表面形貌及工件表面形貌进行数学建模,并对预应力淬硬磨削过程中的动态再结晶行为进行仿真与实验研究。重点讨论加工表面微观形貌特征与影响机理、温度及预应力对零件表面微观形貌影响以及动态再结晶现象对晶粒尺度的影响。论文主要研究内容如下:（1）开展预应力淬硬磨削实验研究,对加工后试件不同位置处表面粗度进行测量,分析了磨削工艺参数（预应力,磨削深度,进给速度等）对试件表面粗糙度的影响机制。对试件硬度分布进行测量,根据实验结果以及硬度与表面粗糙度的对应关系来分析二者之间的一般规律。并通过预应力对相变、表面微观裂纹和涂覆的影响,进一步揭示预应力与表面粗糙度之间的内在关联。（2）对表面微观形貌有重要影响的磨削温度场进行有限元仿真。确定磨削过程中的传热学模型以及热量分配比,并将砂轮与试件接触区假设为抛物线型移动热源,获得不同位置及不同深度处的瞬时温度分布曲线。通过有限元模型来分析温度场的变化与表面微观形貌的关系,结合温度场分布结果建立残余应力仿真模型,并根据残余应力分布特征来研究其对表面微观形貌的影响。（3）基于FFT以及Johnson转换方法建立了非高斯分布的砂轮表面形貌,其具有不同高斯分布的偏斜与峰度,更接近于实际砂轮表面磨粒分布。考虑磨削温度与预应力的影响并结合磨粒与工件之间的运动方程,建立了工件表面微观形貌仿真模型。并对不同预应力下的试件表面微观形貌进行测量,结果与仿真具有相同的变化趋势,即随着预应力的增加表面粗糙度逐渐降低。（4）以微观组织演化过程中位错理论为基础,结合预应力淬硬磨削实验,接触区温度特征,提出并研究了预应力淬硬磨削过程中动态再结晶行为。在DEFORM-3D平台上模拟了 45钢预应力淬硬磨削工艺,利用CA模块对材料动态再结晶体积分数、晶粒尺寸以及微观组织演化过程进行模拟。通过对流变应力数据进行多元线性回归分析,确定了动态再结晶数学模型参数（位错密度、动态再结晶形核以及长大模型）。结合实验研究了动态再结晶的形核机制以及微观组织演化规律,并讨论了动态再结晶与表面粗糙度之间的内在关联。