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磨削裂纹的特征及产生机理

发布时间:2020/12/10
  磨削加工在机械制造行业中应用比较广泛,经热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火的工件,在磨削时与磨削方向基本垂直的表面常常出现大量的较规则排列的裂纹——磨削裂纹。它不但影响工件的外观,更重要的是还会直接影响工件质量。
  磨削裂纹的特征
  1)磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同,磨割裂纹只发生在磨削面上,深度较浅,且深度基本一致
  2)较轻的磨削裂纹是垂直于或接近垂直于磨削方向的平行线,且为规则排列的条状裂纹。这是第一种裂纹
  3)较严重的裂纹呈龟甲状(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
  磨削裂纹的产生机理
  1)磨削裂纹的产生是磨削热引起的,磨削时工件表面韵温度可能高达820~840%或更高
  2)淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残留奥氏体,处于膨胀状态(未经回火处理时尤为严重)。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,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。
马氏体的膨胀和收缩随着钢中碳含量的增加而增大,故碳素工具钢和渗碳淬火钢产生磨削裂纹的情况尤为严重
  3)淬火钢中的残留奥氏体,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,引起工件局部体积膨胀,加大了工件表面应力,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,对工件既有压力,又有拉力,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,可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工件表面的温度升高极快,这种组织应力和热应力的叠加就可能导致磨削表面出现磨削裂纹


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