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磨削技术

不锈钢磨削的表面质量

发布时间：2020/6/28

　　　　　　　　　　　　不锈钢磨削的表面质量
　　1、磨削加工表面质量的含义
　　磨削加工表面质量的含义可以用表面完整性来概括。磨削加工表面质量指标主要包含表面纹理指标与表面层物理力学性能指标。
　　(1)表面纹理指标
　　表面纹理主要用来定义几何表面平面度，即表示偏离构成表面轮廓基准面的重复偏差或随机偏差。几何表面平面度是由表面纹理高度、宽度、方向及非几何的随机的表面瑕疵等来表示。表面纹理包括表面粗糙度、浓度、纹理方向及表面瑕疵四部分。
　　(2)表面层物理力学性能指标
　　表面层特性主要影响表面层物理性能。表面层特性用以下指标参数表示：
　　①表面层硬度，即磨削加工后表层冷作硬化所引起的弹塑性变形。
　　②表面层组织，即磨削加工表面的金相组织变化．如再结晶、相变。
　　③表面层残余应力，即表面残余应力大小及分布状态、表面的宏观及微观裂纹等。
　　综上所述，从平面磨床加工质量观点来看，表面质量是指表面粗糙度、浓度和表面层的物理力学性能。从表面完整性的观点来看，表面质量是指表面粗糙度、浓度、表面层的硬度、组织和残余应力。
不锈钢磨削表面质量的完整性的主要影响因素有：磨削加工硬化和残余应力，不锈钢的磨削烧伤和不锈钢的磨削划伤。
　　2、磨削加工厂硬化和残余应力
　　奥氏体型不锈钢在常温下磨利时容易转变为马氏体，其硬度有明显的提高。马氏体型不锈钢，由于其本身硬度高，在磨削后，随着时间变化其硬度反而降低。同时，由于它的淬火敏感性很强，故磨醣热易使马氏体组织发生转变，由于上述原因，经磨削后的不锈钢表层硬度有很大变化。如图所示为磨削后磨削加工表层的硬度变化。
　　磨削加工用量对加工表层的硬度变化有很大影响。从图9(a)可看出经淬火并回火的马氏体型不锈钢1Crl3(50HRC)在轻度磨削后，表面层仅有轻微的损伤；从图9(b)则可看出违章磨削后，在表层中出现了再硬化层和回火层，它们的总深度约为0.5mm。
　　

　　　　　(a)轻度磨削　　　　　　　　　　 (b)违章整削
　　图9平面磨削不锈钢1Crl3表层的硬度变化
　　在磨削表层硬化的同时，残余应力也有明显的变化。图10给出了磨削奥氏体不锈钢时，磨削残余应力沿加工表层深度方向的变化。由图中可见，在磨削加工表面下约5“m的范围内，残余应力突然有500~600MPa的变化。这种在极薄层内出现的较大残余应力变化将影响到被磨工件的使用性能。例如，马氏体型不锈钢在淬火并回火时，材料的屈服应力为500~650MPa，因此当表层只要出现上述数量级残余应力时，材料很快就被屈服。因为最大残余应力有时出现在表层下40~50炉的深度处，故表层部分经常构成不稳定的加工层。
　　3、不锈钢的磨削烧伤
　　不锈钢的磨削烧伤与材料的性能有关。热导率低、塑性高、韧性大、加工硬化趋势强等都是造成磨削烧伤的原因。除此之外，由于不锈钢材料的碳化物微粒和磨削中析出的硬化相的影响，还会造成材料组织的极大硬度差，这也是导致磨割烧伤的原因。例如，奥氏体型不锈钢1Crl8Ni9Ti经1050~1 100"C淬火后，结晶晶粒在5级左右，金相组织是面心立方晶格的奥氏体组织，有少部分铁素体，并有少量的碳化钛微粒；马氏体型不锈钢2Crl3经调质处理后，金相组织是马氏体和索氏体，并有少量的碳化物；1Crl 9Nil 1 Si4A1Ti及Cr20Ni24Si4Ti等沉淀硬化型不锈钢磨削时易析出Ni-Si-Ti及Ni3-Ti等硬化相，其硬度很高(713~2236 HV)，为基体硬度(150~170HV)的4~10倍。
　　4、不锈钢的磨削划伤
　　平面磨床磨削划伤与磨削纹路不同，它是较深的磨削痕迹，具有以下特征：
　　①磨削划伤的划痕宽度与深度要比正常磨削纹路大得多，而且沿磨削方向大多是不连续的；
　　②磨削划伤的划痕深浅与宽窄在划痕全长上不一致；
　　③磨削划伤的划痕两侧因受挤压而凸出已加工表面，利用扫描电镜可在沟槽中观察到因受高温和挤压变形而形成的撕裂及塑变形貌，还伴随有熔球状的涂覆物等。
　　若用俄歇电子能谱仪(AES)和X射线光电子能谱仪(XPS)对磨削划伤微区进行检测分析，则会发现不锈钢磨削划伤微区各元素的变化规律与磨削烧伤微区各元素的变化规律相似。表列出了耐酸不锈钢1Crl9NillSi4A1Ti磨削烧伤和磨削划伤微区各元素在整体元素中所占的比例。
　　表1Cr19N11Si4A1Ti磨削烧伤和磨削划伤微区各元素在整体元素中所占的比例　　

元素	磨削烧伤		磨削划伤
元素	表面层/%	基体/%	表面层/%	基体/%
o	40~54	5~15	50~55	5~10
Cr	12,3~15	20~2l	11~13	20~22
Ni	2.6~3	9.4~11	2.8~3	10~11.5
Si	0.5~0.6	3.4~4	1~1.2	3.5~4.1
Fe	1 7.5~18	47~48	16—17	45~48

　　由表中可见：①磨削烧伤和磨削划伤的元素变化基本相同；②无论是磨削烧伤，还是磨削划伤，在磨削表层及基体中，O元素约占元素整体的50%左右，而表层中的Cr、 Ni、Si、Fe等元素所占的比例均比基体中少得多。这充分说明磨削划伤与磨削烧伤一样，其磨削表层也在高温下发生了氧化反应，Cf、Fe、Ni等元素形成了新的氧化物。由ESCA检测可知，Fe元素在基体中为Fe，在划伤表层形成了Fe203，Cr元素在基体中为Cr，在划伤表层形成了Crz03。
　　从不锈钢磨削前后各元素在元素整体中所占的比例来区分磨削烧伤与磨削划伤，可认为平面磨床磨削烧伤的分布面较大，而磨削划伤则仅限于划伤沟痕的较小区域内。当磨削划伤大量出现时，就可能产生磨削烧伤。
　　上述磨削划伤的特征是在磨削高温下形成的，这类划伤一般比较深，划痕底部有涂覆物。这些涂覆物有磨屑熔球，脱落的磨粒顶部黏附物等。
　　实际上，平面磨床磨削不锈钢时，也会出现一种较浅的划伤，在划痕中无上述涂覆物。这种划伤主要是由磨粒凸出点、嵌塞在砂轮气孔中的浮砂或者磨削液中混有磨粒挤入切削区形成的。更多资料请量阅平面磨床公司网站：www.pingmianmochuang.com

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