基本介紹
- 中文名：磨削裂紋
- 適用範圍：機械製造行業中
- 特徵：磨削麵上，深度較淺，基本一致
- 工藝：分粗精磨
產生機理,特點,防止措施,磨削方面,熱處理方面,零件材質方面,
產生機理
磨削裂紋的產生是磨削熱和循環應力引起的，磨削時零件表面的溫度可能高達820～840℃或更高產生微裂紋後，以及磨粒刮出的微裂紋，後續的循環應力將為裂紋擴展開來形成巨觀裂紋。
淬火鋼的組織是馬氏體和一定數量的殘餘奧氏體，處於膨脹狀態(未經回火處理尤為嚴重)。如果將其表面快速加熱至100℃左右並迅速冷卻時，必然將產生收縮，這是第一次收縮。這種收縮僅發生在表面，其基體仍處於膨脹狀態，從而使表面層承受拉應力而產生微裂紋，以及磨粒刮出的微裂紋，這是第一種裂紋。當溫度升至300℃時，表面再次產生收縮，從而產生第二種裂紋。後續的循環應力將為裂紋擴展開來形成巨觀裂紋。殘餘奧氏體在磨粒的高速擠壓摩擦熱達到淬火溫度冷卻形成馬氏體，由於周圍是冷態的壓應力，熱態的馬氏體被壓縮，隨後的高速冷卻又將產生收縮，產生拉應力，此新生馬氏體隨即開裂。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生磨削裂紋尤為嚴重。
淬火鋼中的殘餘奧氏體，在磨削時受磨削熱的影響即發生分解，逐漸轉變為馬氏體，這種新生的馬氏體集中於表面，引起零件局部體積膨脹，加大了零件表面應力，導致磨削應力集中，繼續磨削則容易加速磨削裂紋的產生；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，則由於磨削而產生的熱量，足以使磨削表面薄層重新奧氏體化，隨後再次淬火成為淬火馬氏體。因而使表面層產生附加的組織應力，再加上磨削所形成的熱量使零件表面的溫度升高極快，這種組織應力和熱應力的迭加就可能導致磨削表面出現磨削裂紋。後續的循環應力將為裂紋擴展開來形成巨觀裂紋。
特點
磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同，磨削裂紋只發生在。較輕的磨削裂紋垂直於或接近垂直於磨削方向的平行線，且規則排列的條狀裂紋，這是第一種裂紋。較嚴重的裂紋顯龜甲狀(封閉網路狀)，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。
防止措施
磨削方面
(1)磨削裂紋的產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鍵。一般所採用的濕磨法，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麵，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後瞬時受到冷卻，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生。如果採用乾磨法，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，影響工作環境，不宜採用。
(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。對於表面粗糙度質量要求高的工件，不能採用此法，因而受到一定的限制。
(3)，即粗磨選用粒度較粗的軟砂輪磨削，便於強力磨削，提高效率，然後再用粒度細的砂輪進行精磨(背吃刀量較淺)。分開兩台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後(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，消除應力後再進行磨削，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，減小工作檯速度，取<=1～2m/min，也是一種有效的減少磨削裂紋的途徑。
熱處理方面
從以上分析知道，產生磨削裂紋的根本原因在於淬火件的馬氏體組織是一種膨脹狀態，有應力存在，要減少和消除這種應力，應進行去應力回火即淬火後應馬上進行回火處理。
第一種磨削裂紋是工件在快速加熱至100℃左右，並迅速冷卻而產生的。所以，為防止這第一種磨削裂紋，工件應在150～200℃左右回火。第二種磨削裂紋是工件在磨削中繼續升溫至300℃時，表面再次產生收縮而產生的。所以，為防止這第二種磨削裂紋，則應將工件在300℃左右回火。回火時間必須在4h以上，應該注意工件在300℃回火時會使工件硬度下降，有時不宜採用。
有時經過一次回火後仍可能產生磨削裂紋，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，即調質處理，這時零件表面不會再出現磨削裂紋現象。
零件材質方面
當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)和滲碳淬火鋼產生磨削裂紋尤為嚴重。所以，當零件硬度和表面外觀質量均要求較高時，便不能選用碳素工具鋼和滲碳淬火鋼，而應選用諸如lCrl3、16Mn等鋼種。對於零件表面外觀質量要求較高，而零件又是急件時，在時間上不允許自然時效l～2個月(出爐後的零件)；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；或者由於車間工人環境清潔優美，也不便於採用乾磨法等。這時只能在零件材質上考慮，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方面綜合考慮，我們便可以有效地防止磨削裂紋的產生。
