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磨削裂紋的特征及產生機理

發布時間:2020/12/10
  磨削加工在機械制造行業中應用比較廣泛,經熱處理淬火的碳素工具鋼和滲碳淬火的工件,在磨削時與磨削方向基本垂直的表面常常出現大量的較規則排列的裂紋——磨削裂紋。它不但影響工件的外觀,更重要的是還會直接影響工件質量。
  磨削裂紋的特征
  1)磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同,磨割裂紋只發生在磨削面上,深度較淺,且深度基本一致
  2)較輕的磨削裂紋是垂直于或接近垂直于磨削方向的平行線,且為規則排列的條狀裂紋。這是第一種裂紋
  3)較嚴重的裂紋呈龜甲狀(封閉網絡狀),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
  磨削裂紋的產生機理
  1)磨削裂紋的產生是磨削熱引起的,磨削時工件表面韻溫度可能高達820~840%或更高
  2)淬火鋼的組織是馬氏體和一定數量的殘留奧氏體,處于膨脹狀態(未經回火處理時尤為嚴重)。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,其基體仍處于膨脹狀態,從而使表面層承受拉應力而產生微裂紋,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。
馬氏體的膨脹和收縮隨著鋼中碳含量的增加而增大,故碳素工具鋼和滲碳淬火鋼產生磨削裂紋的情況尤為嚴重
  3)淬火鋼中的殘留奧氏體,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于表面,引起工件局部體積膨脹,加大了工件表面應力,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,對工件既有壓力,又有拉力,助長了磨削裂紋的形成。如果在磨削時冷卻不充分,則由于磨削而產生的熱量,可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。
  因而使表面層產生附加的組織應力,再加上磨削所形成的熱量使工件表面的溫度升高極快,這種組織應力和熱應力的疊加就可能導致磨削表面出現磨削裂紋


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