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1、磨削烧伤1. 磨削烧伤的分类磨削时，由于磨削区域的瞬时高温（一般为 9001500 ）形成零件层组织发生局部变化，并在表面的某些部分出现氧化变色，这种现象称为磨削烧伤。磨削烧伤对零件质量性能影响很大，在实际加工过程中应尽量避免。 磨削烧伤有多种不同的分类方法。根据烧伤外观不同，可分为全面烧伤（整个表面被烧伤）、斑状烧伤（表面上出现分散的烧伤斑点）、均匀 线条状烧伤、周期 线条状烧伤；按表层显微组织的变化可分为回火烧伤、淬火回火烧伤；还可根据烧伤深度分为浅烧伤(烧伤厚度0.05mm)、中等烧伤(烧伤层厚度在 0.0050.01mm 之间) 、深度烧伤(烧伤层厚度0.01mm)。在生产中，最常见的
2、是均匀的或周期的线条状烧伤。 由于在磨削烧伤产生时往往伴有表面氧化作用，而在零件表面生成氧化膜。又因为氧化膜的厚度不同而使其反射光线的干涉状态不同；因此呈现出多种颜色。所以，人们通常用磨削表面的颜色来判断烧伤的程度。对钢件来说，随 烧伤的加强， 颜色一般呈现白、黄、褐、紫、兰(青)的变化。不同磨削深度下，加工表面的 烧伤颜色和氧化膜厚度。 值得注意的是：烧伤颜色仅反映了较严重的烧伤现象，而当零件表面颜色不变时，其表面组织也可能已发生了烧伤变化，这类烧伤通常不易鉴别，所以对零件使用性能危害更大。目前，人们为了更好地控制烧伤的程度，已根据表面组织的变化时烧伤进行了分级，一般从 0-8 共分九级，其
3、中，0 级最轻，8 级烧伤最严重。 1.烧伤产生机理轴承套圈在磨加工中，由于磨粒对工件的切削、刻划和摩擦作用，使金属表面 产生塑性变形，由工件内部金属分子间 相对位移产生内摩擦而发热；砂轮切削时，相对于工件的速度很高，与工件表面产生剧烈的外摩擦而发热，又因为每颗磨料的切削都是瞬间的，其热量生成也在瞬间，又不能及时传散，所以在磨削区域的瞬时温度 较高，一般可达到 8001500，如果散热措施不好，很容易造成工件表面的烧伤，也就是在工件的表层（一般有几十微米到击败微米）发生二次淬火及高温回火，破坏了工件表面的组织，肉眼可以看出严重的烧伤。表面出 现严重的焦黄色或黑色氧化膜，轻微的烧伤则要用稀释的酸
4、性溶液来浸蚀才能观察出来，烧伤部位呈黑色。烧伤会降低工件的使用寿命。2.预防烧伤方法由于烧伤是磨削区域产生大量的热量而又未及时散发造成的，因此避免烧伤必须减小热量的产生，加速热量的散发 ，也就是减小磨削 时的内、外摩擦，且使工件得到充分有效的冷却。对冷却液来讲，其成分浓度要合适，流量、 压力要充分，确实起到清洗作用（冲刷砂轮及工件的摩擦，冷却和润滑作用）。减少摩擦热的产生，终究是要减少磨削时的内、外摩擦， 这要综合考虑以下几方面的因素：减小磨削厚度，使金属塑性变形减小，内摩擦减小，从而减少磨削 热；提高工件转速，工件磨削表面通过磨削区域的时间缩短，可减少磨削热的聚积，从砂轮特性来讲，磨料硬度高
5、， 则切削性能好，可减少发热，但磨料硬度不可太硬， 组织不能太 细，否则磨钝的磨料不易脱落，磨料间微孔易塞实而使砂轮降低切削性能，并增加工件与砂轮的接触面积，在工件表面强烈挤压，摩擦导致温度增高。因此为 避免烧伤且保证磨料效率、工件精度，在粗磨 时刻采用硬度低、组织号大的砂轮，选用较大的磨削厚度；在终磨时选用较硬的，组织号较小的砂轮，保 证有效修整砂轮，并 选用较小的磨削厚度；对于磨削强度高、硬度高和导热性差的材料，易采用 较小的进给量，提高工件转速，可有效避免烧伤。3.烧伤种类在实际生产中有以下具体因素可造成烧伤：（1）工艺系统振动、机床振动和液压系统压力不稳。在振动瞬间会增大磨削量，造成
6、烧伤，此时烧伤沿工件表面呈振纹分布，也叫振纹烧伤。（2）砂轮修整不良、使磨料不锋利，造成 烧伤，此时烧伤 沿砂轮磨痕分布，也叫划痕烧伤。（3）无心夹具吸力不足或支承松动，工件会产生瞬间滑动，会引起烧伤。（4）磨削量不均匀，磨削厚度不一致，会产生局部烧伤。（5）砂轮过硬，进给量过大、工件转速过高（工件速度过高会降低砂轮的切削能力）会使工件表面产生均布烧伤。1)损伤 的原因 (1)热处理的影响 a)残余奥氏体 磨削时残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力而转变，同时可能伴随出现表面回火和磨削裂纹。残余奥氏体量应控制在 30以内。 b)渗层 碳浓度 渗层碳浓度过高，在渗层组织中容易形成网状碳化物或过
7、多的游离碳化物。由于这种物质极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向和发生表面回火。 渗层碳浓度过高，会使轮齿表面产生过多的残余奥氏体从而导致烧伤和裂纹。因此，表面碳浓度增加，则降低了磨削性能，一般表面碳 浓度应控制在 0.75-0.95范围以内。 c)碳化物分布及形态 碳化物分布应均匀，粒度平均直径不大于 lm；碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布，不允许有网状或角状碳化物。 d)脱碳 热处 理时表面或环境保护不当会产生表面氧化，这样在齿面上就会产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热，从而造成表面回火。 e)回火 在保证硬度的前提下，回火温度尽可能高一些，回火时间尽可能长一
8、些。这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性，而且使残余应力得以平衡或降低改善表面应力的分布状况。 这样可以降低出现磨齿裂纹的机率，从而提高磨齿效率。 f)变形 应尽可能减少热处理变形 这样可以减小磨齿余量。若热处理变形过大，如果磨齿操作不是在齿圈径向圆跳动最大处开始磨削，则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不正常的，从而导致烧伤及裂纹。 (2)磨削条件的影响 磨齿时砂轮的切削速度很高，砂轮与轮齿的接触面积又很小，产生的热量可能在接触区域形成很高的温度，从而导致磨齿损伤。 a)磨齿余量 磨齿余量过大会产生过多的磨削热，从而导致磨齿损伤。应尽可能减小磨齿余量，为此必须： 减少热处 理变形。 淬火后按 齿
9、田精确找正，然后加工定位基准，以便齿面余量分布均匀。 磨前采用硬 质合金滚 刀半精滚齿，去除热处理变形， b)切削 规范 磨齿时产生的热量大致与砂轮单位时间内切除的金属量成正比，因此为了避免磨齿损伤，必要时适当减少切深，降低展成进给量或纵向进给量。 c)砂轮 砂轮的选择 渗碳钢硬度高，砂粒易磨钝，为了避免砂粒磨钝而产生大量磨削热，砂轮硬度宜选软些，以便磨钝的砂粒及时脱落，保持砂 轮的自锐性。 宜选择组织较软的砂轮。组织较软的砂轮气孔多，其中可以容纳切屑避免砂 轮堵塞，又可将冷却液或空气带入磨削区域，从而使磨削区域温度降低。 在保证齿面粗糙度要求的前提下，宜选择较粗粒度的砂轮，以达到较高的去除量
10、比率。 砂轮的平衡及修整 砂 轮必须精细地平衡，以便砂轮工作时处于良好的平衡状态。 砂轮必须及时修整以保持其锋利。影响砂轮修整频次的因素很多包括被磨材料的纯度和类型、冷却液的净度等。 修整砂轮的金刚石支座必须牢固。若金刚石表面上有 0.50.6mm 的磨损量，标志金刚石已磨钝了， 应及时更换。 严格控制砂 轮传动系 统及砂轮心轴的间隙。砂轮传动带松紧调整合适。 d)冷却液 磨削上艺中，冷却的控制是一个重要因素。 冷却必须 有效充分，冷却液必须喷到磨削区域；流量一般为 4045Lmin，以实现充分冷却；压力一般为 0.81.2Nmm2，以冲去粘在砂轮上的切屑； 保持冷却液的 纯净，妥善地过滤，以
11、清除冷却液的切屑、磨粒等脏物；冷却液的容器要足够大，以免掺入过多的气体或泡沫， 防止冷却液的温度急剧升高或降低，一般控制冷却系统的容积和工作间的室温，就足以控制冷却液的温度，然而在特殊储况下应当使用散热器 2)磨齿损伤 的检查 (1)可采用硝酸腐 蚀法检查烧伤。 (2)磨齿后必 须检查是否产生裂纹。可用下列方法之一进行检查： a)磁粉探伤， b)荧光渗透探伤， c)着色渗透探伤。 3)磨齿损伤对承载能力的影响 齿面的烧伤和裂纹，在轮齿承受脉冲负荷时将影响其疲劳强度和使用寿命，甚至造成齿轮早期失效。 烧伤将导致齿面过早地磨损。 沿齿长方向的裂纹会导致齿根疲劳断齿，这是绝对不允许的。沿齿高方向的裂
12、纹会导致单方向断裂。这种裂纹是最常见的。当裂纹深度较浅时可采用硬质合金滚刀将裂纹去除，再重新磨齿。 当沿齿高方向和沿团长方向的裂纹同时出现时，可能形成网状裂纹，它会导致齿面剥落 这当然是绝对不允许的。提高工件转速可以防止烧伤.烧伤的主要几个原因及解决方法:1.砂轮太硬 选择稍软的砂轮2.背吃刀量大 减少背吃刀量,增加光磨时间3.切削不充足 切削液要充分4.粗磨烧伤过深 进给量要小,切削液要充分5.磁力不足,工件停转 调整磁力6.工件转速过低 调整工件转速7.砂轮主轴振摆大 检修主轴8.金刚石不锐利 反转金刚石,以锐利尖角修整,或换金刚石9.砂轮修整不好 重新修整 稍放慢修整速度应该是上面几条的
13、了裂纹淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。后者又叫时效裂纹。造成淬火开裂的原因很多，在分析淬火裂纹时， 应根据裂纹特征加以区分。一、淬火裂纹的特征 在淬火过程中，当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时，便会导致裂纹产生。淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的，裂纹的分布则没有一定的规律，但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。在显微镜下观察到的淬火开裂，可能是沿晶开裂，也可能是穿晶开裂；有的呈放射状，也有的呈单独线条状或呈网状。因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹，往往是穿晶分布，而且裂纹较直，周 围没有分枝的小裂纹。因淬火加热温度过
14、高而引起的淬火裂纹，都是沿晶分布，裂纹尾端尖细，并呈 现过热特征：结构钢中可观察到粗针状马氏体；工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。表面脱碳的高碳钢工件，淬火后容易形成网状裂纹。这是因为，表面脱碳 层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小，表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。二、非淬火裂纹的特征 淬火后发生的裂纹，不一定都是淬火所造成的，可根据下面特征来区分：淬火后发现的裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。淬火冷却过程中，只有当马氏体转变量达到一定数量时，裂 纹才有可能形成。与此相对应的温度，大约在 250以下。在 这样的低温下，即使产生了裂纹，裂纹两侧也不会
15、发生脱碳和出现明显氧化。所以，有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。如果裂纹在淬火前已经存在，又不与表面相通，这样的内部裂纹虽不会产生氧化脱碳，但裂纹的线条显得柔软，尾端 圆秃，也容易与淬火裂纹的线条刚健有力，尾端尖 细的特征区别开来。三、实例探讨一：轴，40Cr，经锻造、淬火后 发现裂纹。裂 纹两侧有氧化迹象，金相检验，裂纹两侧存在脱碳层，而且裂纹两侧的铁素体呈较大的柱状晶粒，其晶界与裂纹大致垂直。结论：裂纹是在锻造时形成的非淬火裂纹。当工件在锻造过程中形成裂纹时，淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。随着脱碳过程的进行，裂纹两侧的碳含量降低，铁索体晶粒开始生核。当沿裂 纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼
16、此接触后，便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。由于裂纹两侧在脱碳过程中碳浓度的下降，也是由裂纹的开口部位向内部发展，因而为铁素体晶粒的不断长大提供了条件，故最终长大为晶界与裂纹相垂直的柱状晶体。二：半轴套座，40Cr，淬火后出现开裂。金相 检验，裂纹两侧有全脱碳层，其中的铁素体呈粗大柱状晶粒，并与裂纹垂直。全脱碳层内侧的组织为板条马氏体加少量托氏体， 这种组织是正常淬火组织。结论：在加工过程中未经锻造，因此属原材料带来的非淬火裂纹。三：齿轮铣刀，高速钢，淬火后在内孔壁上出 现 裂纹。金相 检验，发现裂纹附近的碳化物呈不均匀的带状分布。结论：这是由于组织不均匀所造成的淬火裂纹。当钢的显微组织中存在碳化物聚集时，这些地方碳和合金元素的含量比较高，造成临界温度降低。因此，即使是在正常的温度下 进行淬火加热，对于碳化物聚集处来讲，加 热温度已显得过高了。其结果是这些地方出现过热组织，降低了钢的强度，
