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              圓刀片的磨削裂紋

               高碳高鉻鋼圓刀片淬火后殘余奧氏體較多,使圓刀片材料的熱導率(導熱系數)進一步降低,由于磨削加工時砂輪的強烈摩擦,加工面上累蓄的熱量不容易逸散,使金屬產生彈性變形和塑性變形,磨削停止后,圓刀片表層受平行于磨削軌跡的拉應力作用;同時,由于切削液的急冷作用,使金屬表面產生殘余拉應力。在上述溫度的陡升陡降作用下,表層金屬被高溫回火,體積收縮。而最表層溫度到達50°以上時,在磨削切削液急冷下,還會出現二次淬火層,使表面產生組織應力。高鉻鋼一般只在低溫回火,甚至有時低溫回火工藝也執行得不好,因此,工件淬火內應力未能得到消除。材料中的共晶碳化物呈網狀或帶狀堆集,塊度大而且有鋒利的尖角,容易形成應力集中區。在以上種種因素配合不當的情況F.即會產生磨削裂紋,甚至發展成宏觀裂紋。
                     出現磨削裂紋的磨削面上一般都有氧化色,從焦黃到藍色,但也可能被磨削加工操作者最后輕輕磨掉。磨削圓刀片裂紋有時呈網絡狀,有時呈輻射狀或平行條紋。裂紋一般開口較細,深度較淺,為0.1~0.5 mm,肉眼一般不易發現。但也有開口較大、深度在Imm以上的磨削裂紋,甚至有時呈片狀剝落,一般只在工件內應力特別高時才出現。圖4 - 84是電機轉子硅鋼片沖模,尺寸為240mm×16mm,材料為Cr12鋼,熱處理工藝為990℃加熱奧氏體化,2000C硝鹽分級5nun,油冷,沒有回火。操作人員認為分級冷卻可以代替回火,致使淬火組織沒有得到回火,工件淬火內應力未得到任何松弛,磨削時在整個磨削加工面上出現細密的網紋。這類磨削裂紋的產生原因主要是熱處理工藝不當。
              更多的磨削裂紋的產生是由于磨削工藝不當。此時,將磨削面輕拋后侵蝕,可以看到黑白相間的條帶。圖4 - 85是Cr12鋼  硅鋼片沖模的磨削裂紋和二次淬火燒傷區的分布圖。圖4 - 86是Cr12鋼硅鋼片模表面另一視場的二次淬火燒傷區和回火燒傷區的放大圖。白條帶是二次淬火燒傷帶,該區瞬息積累的磨削熱已使該地區金屬材料溫度升高到Ac.以上,然后在切削液急冷下被二次淬火;黑色地區是回火燒傷帶,該地區磨削時的瞬時溫升低于Ac,,使原淬火低溫回火的組織被高溫回火。磨削裂紋垂直于砂輪前進方向。圖4 - 85中的白色條帶比圖4- 86中的白帶寬10余倍,說明該處的表面磨削更加劇烈。垂直于磨削面取樣觀察時,可以看到表面有二次淬火白層和被高溫回火的次層,與前面軸承鋼的磨削裂紋很相似,磨削裂紋垂直于表面,一般終止于回火層內。如果工件內應力較大,裂紋也可再向內伸展。
                     圓刀片磨削加工時,所用的砂輪太鈍、粒度過細、硬度偏高、進給量太大、冷卻不良等,是磨削裂紋產生的外在條件。改善磨削加工工藝,可以有效地防止磨削裂紋的產生。例如,加強冷卻條件,選用中軟砂輪和稍粗的粒度,粗磨時進給量控制在0. 02~0. 04mm,精磨時控制在0.005~0.01mm,另外,工件要充分回火,例如圖4 -85的硅鋼片沖模再經一次回火后,磨削裂紋就不再出現。因此,建議Cr12鋼系列各鋼種采用兩次回火為好。如能提高回火溫度而不影響使用性能,則盡可能提高到400℃回火。深冷處理可以有效地降低殘余奧氏體量,提高工件的導熱性能,大幅度地降低磨削裂紋產生的幾率,甚至不再出現磨削裂紋(當磨削加工工藝合理時)。
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