关于渗碳淬火件磨削裂纹的控制

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磨削裂纹的产生机理

磨削裂纹的产生是磨削热河循环应力引起的，磨削时零件表面的温度可能高达820～840℃或更高产生微裂纹后，以及磨粒刮出的微裂纹，后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。

淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残余奥氏体，处于膨胀状态(未经回火处理尤为严重)。如果将其表面快速加热至100℃左右并迅速冷却时，必然将产生收缩，这是第一次收缩。这种收缩仅发生在表面，其基体仍处于膨胀状态，从而使表面层承受拉应力而产生微裂纹，以及磨粒刮出的微裂纹，这是第一种裂纹。

当温度升至300℃时，表面再次产生收缩，从而产生第二种裂纹。后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。残余奥氏体在磨粒的高速挤压摩擦热达到淬火温度冷却形成马氏体，由于周围是冷态的压应力，热态的马氏体被压缩，随后的高速冷却又将产生收缩，产生拉应力，此新生马氏体随即开裂。马氏体的膨胀收缩随着钢中含碳量的增加而增大，故碳素工具钢和渗碳淬火钢产生磨削裂纹尤为严重。

淬火钢中的残余奥氏体，在磨削时受磨削热的影响即发生分解，逐渐转变为马氏体，这种新生的马氏体集中于表面，引起零件局部体积膨胀，加大了零件表面应力，导致磨削应力集中，继续磨削则容易加速磨削裂纹的产生；此外，新生的马氏体脆性较大，磨削也容易加速磨削裂纹的产生。

另一方面，在磨床上磨削工件时，对工件既是压力，又是拉力，助长了磨削裂纹的形成。如果在磨削时冷却不充分，则由于磨削而产生的热量，足以使磨削表面薄层重新奥氏体化，随后再次淬火成为淬火马氏体。因而使表面层产生附加的组织应力，再加上磨削所形成的热量使零件表面的温度升高极快，这种组织应力和热应力的迭加就可能导致磨削表面出现磨削裂纹。后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。

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磨削裂纹的特征

磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，磨削裂纹只发生在磨削面上，深度较浅，且深度基本一致。

较轻的磨削裂纹垂直于或接近垂直于磨削方向的平行线，且规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹。

较严重的裂纹显龟甲状(封闭网络状)，其深度大致为0.03-0.15mm。用酸腐蚀，裂纹明显易见。这是第二种裂纹。

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编辑本段磨削裂纹的防止措施

磨削工艺方面

(1)磨削裂纹的产生是因为磨削热所致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。一般所采用的湿磨法，无论如何注入切削液，切削液都不可能在磨削的同时进入磨削面，因而无法降低磨削点位置的磨削热。切削液只能是使砂轮和零件的磨削点在磨削走过后瞬时受到冷却，同时切削液对零件的磨削点起淬火作用，因而事实上加大了磨削裂纹的产生。如果采用干磨法，背吃刀量选择较浅的磨法，可减少磨削裂纹。但是这种方法效果不是很显著，而且灰尘飞扬，影响工作环境，不宜采用。

(2)选用硬度较软、粒度较粗的砂轮来磨削，可以降低磨削热。但如果粒度太粗时会影响工件的表面粗糙度。对于表面粗糙度质量要求高的工件，不能采用此法，因而受到一定的限制。(3)分粗精磨，即粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨削，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度细的砂轮进行精磨(背吃刀量较浅)。分开两台磨床进行粗磨和精磨，这是一种比较理想的方法。

(4)刚出炉的工件，必须待工件自然冷却后(冷却到常温)才能进行磨削。如果在时间允许的情况下，最好让工件自然时效1～2个月，消除应力后再进行磨削，这也会收到很好的效果。

(5)选用粒度较为锋利的砂轮，PA36～46K，及时清除砂轮表面积屑，减少背吃刀量，增加走刀(磨削)次数，减小工作台速度，取<=1～2m/min，也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。

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热处理方面

从以上分析知道，产生磨削裂纹的根本原因在于淬火件的马氏体组织是一种膨胀状态，有应力存在，要减少和消除这种应力，应进行去应力回火即淬火后应马上进行回火处理。

第一种磨削裂纹是工件在快速加热至100℃左右，并迅速冷却而产生的。所以，为防止这第一种磨削裂纹，工件应在150～200℃左右回火。第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温至300℃时，表面再次产生收缩而产生的。所以，为防止这第二种磨削裂纹，则应将工件在300℃左右回火。回火时间必须在4h以上，应该注意工件在300℃回火时会使工件硬度下降，有时不宜采用。

有时经过一次回火后仍可能产生磨削裂纹，这时可以进行二次回火或人工时效，这个方法非常有效。
如果零件硬度要求不高，而零件外观表面要求较高时，可以将回火温度提高到400℃以上回火，即调质处理，这时零件表面不会再出现磨削裂纹现象。

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在零件材质方面

当零件硬度要求较高而不能在300℃以上回火时，便要在零件材质上想办法。在前面分析中我们知道，马氏体的膨胀收缩率随着钢中含碳量的增加而增大，故碳素工具钢(T8以上)和渗碳淬火钢产生磨削裂纹尤为严重。

所以，当零件硬度和表面外观质量均要求较高时，便不能选用碳素工具钢和渗碳淬火钢，而应选用诸如lCrl3、16Mn等钢种。

对于零件表面外观质量要求较高，而零件又是急件时，在时间上不允许自然时效l～2个月(出炉后的零件)；或者因磨削工艺方面受到限制：如使用砂轮方面受到限制、磨床数量少，零件磨削工作量大等因素而无法分开磨床来粗精磨；或者由于车间工人环境清洁优美，也不便于采用干磨法等。这时只能在零件材质上考虑，只能选用含碳量低的lCrl3、40Cr等钢种，而不可能选用T8以上的碳素工具钢或渗碳淬火钢。

总之，只要在磨削工艺方面、零件热处理方面和零件材质方面综合考虑，我们便可以有效地防止磨削裂纹的产生。

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一篇相关文章，中英文对照。

刹那芳华

小子不赖 发表于 2013-4-25 11:36
回复10# 我们的扩散碳势0.8，强渗碳势1.1，渗碳温度900-920。

热处理工艺应该没问题的，建议找下磨削工序的变化！磨削量、砂轮等等

李坚

从图片上看，存在明显的磨削烧伤，建议改善磨削工艺，建议：1、磨削要充分冷却，2、磨削进给要适当，不能过大，3、砂轮选择也是关键，可以选铬钢玉或立方氮化硼砂轮。

dhzhou888

磨削裂纹的解决有时会发生扯皮的现象，为了解决问题，建议先和一下稀泥，热处理方面延长回火时间，磨工方面进行适当改进如提高砂轮的锐度，加强冷却等。通过双方努力，一定可以解决问题。

察哈尔汗

非常赞同周前辈的观点。
磨削裂纹这个问题的出现，真的是一个巴掌拍不响。

qinning_2001

渗碳淬火温度是否偏高。看看金相中残奥是否太多。原材料质量怎样。磨削速度、冷却液冷却效果是否合适。

jiangjp

天崖客 发表于 2013-4-26 14:03
是典行的磨削裂纹,见议更换砂轮或磨削冷却液

应该跟砂轮或磨削液有关

屈中良

冷艳锯 发表于 2013-4-26 14:38
在零件材质方面

当零件硬度要求较高而不能在300℃以上回火时，便要在零件材质上想办法。在前面分析中我 ...

深冷之后还会磨裂是什么原因呢？