금속을 기계가공하면 표면부는 내부 모재와는 특성이 다른 표층을 갖게 된다. 표면부에 생긴 모재와 다른 성질의 매우 작은 깊이를 가공변질층(Machining Affected Layer)이라 한다. 가공변질층의 내용과 정도는 가공 방법과 가공 조건 등에 따라 다르나 변질층이 나타나는 것은 모든 가공의 공통 현상이다.
변질층 단면 구조
가공변질층은 소성 변형, 가공 경화, 가공 연화, 잔류 응력을 발생시키고 내마모성, 내식성, 내충격성, 피로강도, 치수 정밀도에 영향을 미친다. 기계 가공에 의해 발생하는 최상위층의 표면부는 비결정으로 이루어진 베일비층(Beilby layer)이다. 베일비층 아래에는 모재로 이어지는 얇은 소성 변형층이 존재한다. 베일비층의 두께는 100Å(1µm=10000Å) 정도이며 도금을 해야 할 경우 밀착성을 좋게 하기 위해 이 층을 제거한다.
절삭 조건과 변질층
가공변질층은 절삭 저항에 크게 영향을 받는다. 절삭 가공이 거칠수록, 절삭각이 클수록, 절삭 피드가 클수록 가공변질층 깊이는 커진다. 절삭 속도와 절삭 깊이와도 연관성이 있다. 여러 절삭 조건은 절삭 저항과 상관 관계에 있고 가공변질층 깊이에 미치는 영향은 다음과 같다.
| 절삭 조건 | 크기 | 가공변질층 깊이 |
| 절삭 저항 | 크다 | 크다 |
| 절삭 깊이 | 크다 | 크다 |
| 절삭 피드 | 크다 | 크다 |
| 절삭 속도 | 빠르다 | 작다 |
| 절삭 온도 | 높다 | 작다 |
| 절삭각 | 크다 | 크다 |
방전 가공과 변질층
와이어컷 방전 가공의 표면변질층은 가공중에 순간적으로 발생하는 열적 요인에 영향을 받는다. 황동 와이어의 동이 공작물에 고용되어 오스테나이트를 형성하여 불안정하고 연한 표면층이 나타나는데 이 표면층을 제거하기 위해 템퍼드 마텐자이트 조직으로 열처리한다. 이 결과로 조질 향상, 인성 향상, 피로 강도 증대, 응력 해소 등의 효과를 얻을 수 있다.