磨削加工在機械制造行業(yè)中廣泛地被應(yīng)用，經(jīng)熱處理淬火的碳素工具鋼和滲碳淬火鋼零件，在磨削時與磨削方向基本垂直的表面常常出現(xiàn)大量的較規(guī)則排列的裂紋--磨削裂紋，它不但影響零件的外觀，更重要的是還直接影響零件的質(zhì)量。
一、磨削裂紋的產(chǎn)生機理
磨削裂紋的產(chǎn)生是磨削熱引起的，磨削時零件表面的溫度可能高達820～840℃或更高。
淬火鋼的組織是馬氏體和一定數(shù)量的殘余奧氏體，處于膨脹狀態(tài)(未經(jīng)回火處理尤為嚴(yán)重)。如果將其表面快速加熱至100℃左右并迅速冷卻時，必然將產(chǎn)生收縮，這是第一次收縮。這種收縮僅發(fā)生在表面，其基體仍處于膨脹狀態(tài)，從而使表面層承受拉應(yīng)力而產(chǎn)生微裂紋，這是第一種裂紋。當(dāng)溫度升至300℃時，表面再次產(chǎn)生收縮，從而產(chǎn)生第二種裂紋。馬氏體的膨脹收縮隨著鋼中含碳量的增加而增大，故碳素工具鋼和滲碳淬火鋼產(chǎn)生磨削裂紋尤為嚴(yán)重。
淬火鋼中的殘余奧氏體，在磨削時受磨削熱的影響即發(fā)生分解，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種新生的馬氏體集中于表面，引起零件局部體積膨脹，加大了零件表面應(yīng)力，導(dǎo)致磨削應(yīng)力集中，繼續(xù)磨削則容易加速磨削裂紋的產(chǎn)生；此外，新生的馬氏體脆性較大，磨削也容易加速磨削裂紋的產(chǎn)生。另一方面，在磨床上磨削工件時，對工件既是壓力，又是拉力，助長了磨削裂紋的形成。
如果在磨削時冷卻不充分，則由于磨削而產(chǎn)生的熱量，足以使磨削表面薄層重新奧氏體化，隨后再次淬火成為淬火馬氏體。因而使表面層產(chǎn)生附加的組織應(yīng)力，再加上磨削所形成的熱量使零件表面的溫度升高極快，這種組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的迭加就可能導(dǎo)致磨削表面出現(xiàn)磨削裂紋。
二、磨削裂紋的特征
磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同，磨削裂紋只發(fā)生在磨削面上，深度較淺，且深度基本一致。較輕的磨削裂紋垂直于或接近垂直于磨削方向的平行線，且規(guī)則排列的條狀裂紋，這是第一種裂紋。較嚴(yán)重的裂紋顯龜甲狀(封閉網(wǎng)絡(luò)狀)，其深度大致為0.03-0.15mm。用酸腐蝕，裂紋明顯易見。這是第二種裂紋。
三、磨削裂紋的防止措施
1．磨削工藝方面
(1)磨削裂紋的產(chǎn)生是因為磨削熱所致，所以降低磨削熱是解決磨削裂紋的關(guān)鍵。一般所采用的濕磨法，無論如何注入切削液，切削液都不可能在磨削的同時進入磨削面，因而無法降低磨削點位置的磨削熱。切削液只能是使砂輪和零件的磨削點在磨削走過后瞬時受到冷卻，同時切削液對零件的磨削點起淬火作用，因而事實上加大了磨削裂紋的產(chǎn)生。如果采用于磨法，背吃刀量選擇較淺的磨法，可減少磨削裂紋。但是這種方法效果不是很顯著，而且灰塵飛揚，影響工作環(huán)境，不宜采用。
(2)選用硬度較軟、粒度較粗的砂輪來磨削，可以降低磨削熱。但如果粒度太粗時會影響工件的表面粗糙度。對于表面粗糙度質(zhì)量要求高的工件，不能采用此法，因而受到一定的限制。
(3)分粗精磨，即粗磨選用粒度較粗的軟砂輪磨削，便于強力磨削，提高效率，然后再用粒度細(xì)的砂輪進行精磨(背吃刀量較淺)。分開兩臺磨床進行粗磨和精磨，這是一種比較理想的方法。
(4)剛出爐的工件，必須待工件自然冷卻后(冷卻到常溫)才能進行磨削。如果在時間允許的情況下，最好讓工件自然時效1～2個月，消除應(yīng)力后再進行磨削，這也會收到很好的效果。
(5)選用粒度較為鋒利的砂輪，PA36～46K，及時清除砂輪表面積屑，減少背吃刀量，增加走刀(磨削)次數(shù)，減小工作臺速度，取＜=1～2m/min，也是一種有效的減少磨削裂紋的途徑。
2．熱處理方面
從以上分析知道，產(chǎn)生磨削裂紋的根本原因在于淬火件的馬氏體組織是一種膨脹狀態(tài)，有應(yīng)力存在，要減少和消除這種應(yīng)力，應(yīng)進行去應(yīng)力回火即淬火后應(yīng)馬上進行回火處理。
第一種磨削裂紋是工件在快速加熱至100℃左右，并迅速冷卻而產(chǎn)生的。所以，為防止這第一種磨削裂紋，工件應(yīng)在150～200℃左右回火。第二種磨削裂紋是工件在磨削中繼續(xù)升溫至300℃時，表面再次產(chǎn)生收縮而產(chǎn)生的。所以，為防止這第二種磨削裂紋，則應(yīng)將工件在300℃左右回火�；鼗饡r間必須在4h以上，應(yīng)該注意工件在300℃回火時會使工件硬度下降，有時不宜采用。
有時經(jīng)過一次回火后仍可能產(chǎn)生磨削裂紋，這時可以進行二次回火或人工時效，這個方法非常有效。
如果零件硬度要求不高，而零件外觀表面要求較高時，可以將回火溫度提高到400℃以上回火，即調(diào)質(zhì)處理，這時零件表面不會再出現(xiàn)磨削裂紋現(xiàn)象。
3．在零件材質(zhì)方面
當(dāng)零件硬度要求較高而不能在300℃以上回火時，便要在零件材質(zhì)上想辦法。在前面分析中我們知道，馬氏體的膨脹收縮率隨著鋼中含碳量的增加而增大，故碳素工具鋼(T8以上)和滲碳淬火鋼產(chǎn)生磨削裂紋尤為嚴(yán)重。所以，當(dāng)零件硬度和表面外觀質(zhì)量均要求較高時，便不能選用碳素工具鋼和滲碳淬火鋼，而應(yīng)選用諸如lCrl3、16Mn等鋼種。對于零件表面外觀質(zhì)量要求較高，而零件又是急件時，在時間上不允許自然時效l～2個月(出爐后的零件)；或者因磨削工藝方面受到限制：如使用砂輪方面受到限制、磨床數(shù)量少，零件磨削工作量大等因素而無法分開磨床來粗精磨；或者由于車間工人環(huán)境清潔優(yōu)美，也不便于采用干磨法等。這時只能在零件材質(zhì)上考慮，只能選用含碳量低的lCrl3、40Cr等鋼種，而不可能選用T8以上的碳素工具鋼或滲碳淬火鋼。
總之，只要在磨削工藝方面、零件熱處理方面和零件材質(zhì)方面綜合考慮，我們便可以有效地防止磨削裂紋的產(chǎn)生。
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