磨削加工在廣泛地被應用，經熱處理淬火的碳素工具鋼和滲碳淬火鋼零件，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，它不但影響零件的外觀，更重要的是還直接影響零件的質量。
產生機理
磨(mo)(mo)削(xue)裂(lie)(lie)(lie)紋的(de)產生是(shi)磨(mo)(mo)削(xue)熱和循環應力引起(qi)的(de)，磨(mo)(mo)削(xue)時(shi)零(ling)件表面的(de)溫度(du)可能高達(da)820～840℃或更高產生微裂(lie)(lie)(lie)紋后，以及磨(mo)(mo)粒(li)刮出的(de)微裂(lie)(lie)(lie)紋，后續(xu)的(de)循環應力將為裂(lie)(lie)(lie)紋擴展開來形(xing)成宏(hong)觀裂(lie)(lie)(lie)紋。
淬(cui)(cui)火(huo)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)組織是(shi)馬(ma)氏(shi)(shi)體和一(yi)定(ding)數(shu)量的(de)(de)(de)殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體，處(chu)于膨脹狀態(未經(jing)回火(huo)處(chu)理尤為嚴(yan)重(zhong))。如果將其表(biao)面(mian)快速加(jia)熱(re)至100℃左右并迅速冷(leng)卻時(shi)(shi)，必然將產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)收(shou)縮(suo)(suo)，這(zhe)是(shi)第一(yi)次(ci)收(shou)縮(suo)(suo)。這(zhe)種收(shou)縮(suo)(suo)僅發生(sheng)(sheng)在表(biao)面(mian)，其基體仍處(chu)于膨脹狀態，從而使表(biao)面(mian)層承(cheng)受拉應(ying)力而產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)微裂紋(wen)(wen)，以及磨(mo)粒(li)(li)刮出的(de)(de)(de)微裂紋(wen)(wen)，這(zhe)是(shi)第一(yi)種裂紋(wen)(wen)。當溫(wen)度升至300℃時(shi)(shi)，表(biao)面(mian)再次(ci)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)收(shou)縮(suo)(suo)，從而產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)第二種裂紋(wen)(wen)。后續(xu)的(de)(de)(de)循環應(ying)力將為裂紋(wen)(wen)擴展開來形成宏(hong)觀(guan)裂紋(wen)(wen)。殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體在磨(mo)粒(li)(li)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)速擠壓(ya)摩擦熱(re)達到淬(cui)(cui)火(huo)溫(wen)度冷(leng)卻形成馬(ma)氏(shi)(shi)體，由(you)于周圍(wei)是(shi)冷(leng)態的(de)(de)(de)壓(ya)應(ying)力，熱(re)態的(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)體被壓(ya)縮(suo)(suo)，隨后的(de)(de)(de)高(gao)(gao)速冷(leng)卻又將產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)收(shou)縮(suo)(suo)，產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)拉應(ying)力，此新生(sheng)(sheng)馬(ma)氏(shi)(shi)體隨即開裂。馬(ma)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)膨脹收(shou)縮(suo)(suo)隨著鋼(gang)(gang)中含碳(tan)量的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)而增(zeng)(zeng)大，故碳(tan)素工具(ju)鋼(gang)(gang)和滲碳(tan)淬(cui)(cui)火(huo)鋼(gang)(gang)產(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)(chan)生(sheng)(sheng)磨(mo)削裂紋(wen)(wen)尤為嚴(yan)重(zhong)。
淬火(huo)鋼中的(de)(de)殘余(yu)奧氏(shi)體，在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)時受磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)熱的(de)(de)影響(xiang)即發生(sheng)分解，逐漸轉變為(wei)馬氏(shi)體，這種新生(sheng)的(de)(de)馬氏(shi)體集(ji)中于表(biao)(biao)面，引起(qi)零件(jian)局部體積膨脹，加(jia)(jia)(jia)大了(le)零件(jian)表(biao)(biao)面應(ying)力(li)(li)(li)，導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)應(ying)力(li)(li)(li)集(ji)中，繼(ji)續磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)則容易加(jia)(jia)(jia)速(su)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)產(chan)生(sheng)；此外，新生(sheng)的(de)(de)馬氏(shi)體脆性較(jiao)大，磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)也(ye)容易加(jia)(jia)(jia)速(su)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)產(chan)生(sheng)。另一方面，在(zai)磨(mo)(mo)(mo)床上磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)工件(jian)時，對工件(jian)既(ji)是(shi)壓(ya)力(li)(li)(li)，又是(shi)拉(la)力(li)(li)(li)，助長了(le)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)的(de)(de)形(xing)成。如果(guo)在(zai)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)時冷(leng)卻不充分，則由于磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)而產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱量，足以使磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)表(biao)(biao)面薄層重(zhong)新奧氏(shi)體化，隨后再次淬火(huo)成為(wei)淬火(huo)馬氏(shi)體。因(yin)而使表(biao)(biao)面層產(chan)生(sheng)附加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)組織應(ying)力(li)(li)(li)，再加(jia)(jia)(jia)上磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)所形(xing)成的(de)(de)熱量使零件(jian)表(biao)(biao)面的(de)(de)溫(wen)度(du)升高極(ji)快，這種組織應(ying)力(li)(li)(li)和(he)熱應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)迭加(jia)(jia)(jia)就可能導(dao)致(zhi)磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)表(biao)(biao)面出(chu)現磨(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)。后續的(de)(de)循環應(ying)力(li)(li)(li)將為(wei)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)擴(kuo)展開(kai)來形(xing)成宏觀裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)。
特點
磨削裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)與一般(ban)淬(cui)火裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)明顯不(bu)同，磨削裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)只發生(sheng)在(zai)。較輕的磨削裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)垂(chui)直于(yu)或接近(jin)垂(chui)直于(yu)磨削方向的平行線，且規則(ze)排(pai)列(lie)的條狀(zhuang)裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)，這(zhe)是第一種裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)。較嚴重的裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)顯龜甲狀(zhuang)(封閉(bi)網絡狀(zhuang))，其深度大致為(wei)0.03-0.15mm。用酸(suan)腐蝕，裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)明顯易(yi)見(jian)。這(zhe)是第二種裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)。
防止措施
磨削方面
(1)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂紋(wen)的(de)(de)(de)產(chan)生是(shi)因為(wei)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)熱所(suo)(suo)(suo)致，所(suo)(suo)(suo)以降(jiang)低磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)熱是(shi)解決磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂紋(wen)的(de)(de)(de)關鍵。一般所(suo)(suo)(suo)采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)濕磨(mo)(mo)(mo)(mo)法(fa)(fa)，無(wu)(wu)論如何注入切(qie)削(xue)(xue)(xue)液，切(qie)削(xue)(xue)(xue)液都不可能在磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)時進入磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)面，因而(er)無(wu)(wu)法(fa)(fa)降(jiang)低磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)點位置(zhi)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)熱。切(qie)削(xue)(xue)(xue)液只能是(shi)使砂輪和零件的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)點在磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)走過后瞬時受到冷卻，同(tong)(tong)時切(qie)削(xue)(xue)(xue)液對零件的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)點起(qi)淬火作用(yong)(yong)，因而(er)事實上加大了磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂紋(wen)的(de)(de)(de)產(chan)生。如果采(cai)用(yong)(yong)干磨(mo)(mo)(mo)(mo)法(fa)(fa)，背吃刀(dao)量選擇較淺的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)法(fa)(fa)，可減少磨(mo)(mo)(mo)(mo)削(xue)(xue)(xue)裂紋(wen)。但是(shi)這種(zhong)方法(fa)(fa)效果不是(shi)很顯(xian)著(zhu)，而(er)且灰塵飛(fei)揚，影響工作環境，不宜采(cai)用(yong)(yong)。
(2)選用(yong)硬度(du)較軟、粒度(du)較粗的(de)砂(sha)輪(lun)來磨削，可以(yi)降低磨削熱。但如果(guo)粒度(du)太(tai)粗時會影響工件(jian)的(de)表(biao)面粗糙(cao)度(du)。對于(yu)表(biao)面粗糙(cao)度(du)質量要求(qiu)高的(de)工件(jian)，不能采用(yong)此法，因(yin)而受到(dao)一定的(de)限制。
(3)即粗(cu)磨(mo)(mo)選用(yong)(yong)粒度較粗(cu)的軟砂(sha)(sha)輪(lun)磨(mo)(mo)削，便(bian)于強力磨(mo)(mo)削，提(ti)高效率，然后再用(yong)(yong)粒度細的砂(sha)(sha)輪(lun)進行精磨(mo)(mo)(背吃刀量較淺)。分開(kai)兩臺(tai)磨(mo)(mo)床進行粗(cu)磨(mo)(mo)和精磨(mo)(mo)，這是一種比較理想的方法。
(4)剛出爐的工件，必須待工件自然冷(leng)卻(que)后(hou)(冷(leng)卻(que)到常溫(wen))才能(neng)進行磨(mo)削(xue)。如果在時間允(yun)許的情況下，最(zui)好(hao)讓工件自然時效1～2個(ge)月，消除(chu)應力后(hou)再(zai)進行磨(mo)削(xue)，這也會(hui)收到很好(hao)的效果。
(5)選用粒度較為鋒利的(de)砂輪，PA36～46K，及時清除(chu)砂輪表(biao)面積屑，減(jian)少(shao)背吃刀量，增加(jia)走(zou)刀(磨(mo)削(xue)(xue))次數，減(jian)小工作臺速度，取(qu)<=1～2m/min，也(ye)是一種(zhong)有效的(de)減(jian)少(shao)磨(mo)削(xue)(xue)裂(lie)紋的(de)途徑。
熱處理方面
從以上(shang)分析知道，產生(sheng)磨削裂紋(wen)的(de)根本原因在(zai)于(yu)淬火(huo)件的(de)馬氏(shi)體(ti)組織是一種(zhong)膨脹狀態(tai)，有應力存在(zai)，要(yao)減(jian)少和消除這種(zhong)應力，應進行去應力回火(huo)即(ji)淬火(huo)后應馬上(shang)進行回火(huo)處理(li)。
第(di)一(yi)種(zhong)(zhong)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)裂(lie)紋(wen)是工(gong)件(jian)在(zai)快速(su)(su)加熱至100℃左(zuo)右，并迅速(su)(su)冷卻而產生的。所以，為防(fang)止這(zhe)第(di)一(yi)種(zhong)(zhong)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)裂(lie)紋(wen)，工(gong)件(jian)應(ying)在(zai)150～200℃左(zuo)右回火(huo)。第(di)二(er)種(zhong)(zhong)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)裂(lie)紋(wen)是工(gong)件(jian)在(zai)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)中繼續升溫(wen)至300℃時(shi)，表面(mian)再次(ci)產生收縮(suo)而產生的。所以，為防(fang)止這(zhe)第(di)二(er)種(zhong)(zhong)磨(mo)削(xue)(xue)(xue)(xue)裂(lie)紋(wen)，則應(ying)將工(gong)件(jian)在(zai)300℃左(zuo)右回火(huo)。回火(huo)時(shi)間必(bi)須在(zai)4h以上，應(ying)該注意工(gong)件(jian)在(zai)300℃回火(huo)時(shi)會使工(gong)件(jian)硬(ying)度下降(jiang)，有(you)時(shi)不宜采用(yong)。
有時經過一次(ci)回火(huo)后仍(reng)可(ke)能產(chan)生磨削裂紋，這時可(ke)以進(jin)行二次(ci)回火(huo)或(huo)人工時效，這個(ge)方(fang)法非常有效。
如果零件硬度要求(qiu)不(bu)高(gao)(gao)(gao)，而零件外觀表面(mian)要求(qiu)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)時，可以將回火溫度提高(gao)(gao)(gao)到400℃以上(shang)回火，即調質處理，這時零件表面(mian)不(bu)會再出現磨削(xue)裂紋現象(xiang)。
零件材質方面
當零(ling)件(jian)(jian)(jian)硬(ying)度要求(qiu)較高(gao)而(er)不(bu)能在(zai)(zai)300℃以(yi)上(shang)回火時(shi)(shi)，便要在(zai)(zai)零(ling)件(jian)(jian)(jian)材(cai)質(zhi)上(shang)想(xiang)辦法(fa)。在(zai)(zai)前面分(fen)析中我(wo)們知道(dao)，馬氏體的(de)膨脹(zhang)收縮率隨著(zhu)鋼(gang)(gang)中含碳(tan)量(liang)(liang)的(de)增(zeng)加而(er)增(zeng)大，故碳(tan)素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)(T8以(yi)上(shang))和(he)(he)滲(shen)碳(tan)淬(cui)火鋼(gang)(gang)產生磨(mo)(mo)削(xue)(xue)裂紋(wen)尤為嚴重。所(suo)以(yi)，當零(ling)件(jian)(jian)(jian)硬(ying)度和(he)(he)表面外(wai)觀(guan)(guan)質(zhi)量(liang)(liang)均(jun)要求(qiu)較高(gao)時(shi)(shi)，便不(bu)能選用(yong)(yong)(yong)碳(tan)素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)和(he)(he)滲(shen)碳(tan)淬(cui)火鋼(gang)(gang)，而(er)應選用(yong)(yong)(yong)諸如1Cr13、16Mn等(deng)(deng)鋼(gang)(gang)種(zhong)。對于(yu)零(ling)件(jian)(jian)(jian)表面外(wai)觀(guan)(guan)質(zhi)量(liang)(liang)要求(qiu)較高(gao)，而(er)零(ling)件(jian)(jian)(jian)又是急件(jian)(jian)(jian)時(shi)(shi)，在(zai)(zai)時(shi)(shi)間上(shang)不(bu)允(yun)許(xu)自然時(shi)(shi)效l～2個月(出爐(lu)后的(de)零(ling)件(jian)(jian)(jian))；或者(zhe)因磨(mo)(mo)削(xue)(xue)工(gong)藝方(fang)面受(shou)到(dao)限(xian)制：如使用(yong)(yong)(yong)砂輪方(fang)面受(shou)到(dao)限(xian)制、磨(mo)(mo)床數量(liang)(liang)少(shao)，零(ling)件(jian)(jian)(jian)磨(mo)(mo)削(xue)(xue)工(gong)作(zuo)量(liang)(liang)大等(deng)(deng)因素而(er)無法(fa)分(fen)開(kai)磨(mo)(mo)床來粗精磨(mo)(mo)；或者(zhe)由于(yu)車間工(gong)人環境清潔優(you)美，也不(bu)便于(yu)采用(yong)(yong)(yong)干磨(mo)(mo)法(fa)等(deng)(deng)。這(zhe)時(shi)(shi)只(zhi)能在(zai)(zai)零(ling)件(jian)(jian)(jian)材(cai)質(zhi)上(shang)考慮，只(zhi)能選用(yong)(yong)(yong)含碳(tan)量(liang)(liang)低的(de)1Cr13、40Cr等(deng)(deng)鋼(gang)(gang)種(zhong)，而(er)不(bu)可能選用(yong)(yong)(yong)T8以(yi)上(shang)的(de)碳(tan)素工(gong)具(ju)(ju)鋼(gang)(gang)或滲(shen)碳(tan)淬(cui)火鋼(gang)(gang)。
總之(zhi)，只要(yao)在磨削工藝方(fang)面、零(ling)(ling)件熱(re)處理(li)方(fang)面和零(ling)(ling)件材質方(fang)面綜合考慮，我們便可以有效地防止(zhi)磨削裂(lie)紋(wen)的產生(sheng)。