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[摘 要]车、磨、削加工在机械制造行业中广泛地被应用，经过热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，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，它不但影响零件的外观，更重要的是还直接影响零件的质量。
[关键词]车、磨、削裂纹；机理；防治措施
中图分类号：S265 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0301-01
磨削加工一般是作为宫颈肩加工的最终工序，其任务就是要保证产品零件能够达到图纸上所要要求的精度和表面质量。
1、磨削裂纹的产生机理
磨削加工在广泛的被应用，经过热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，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，它不但影响零件的外观，更重要的是还直接影响零件的质量。
磨削裂纹的产生是磨削热和循环应力引起的，磨削时零件表面的温度可能高达820—840度或更高产生微裂纹后，以及磨粒刮出的微裂纹，后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残余奥氏体，处于膨胀状态（未经回火处理尤为严重）。如果将其表面快速加热至100摄氏度左右并迅速冷却时，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裂纹，这是第一种裂纹。当温度升高至300摄氏度时，表面再次收缩，从而产生第二种裂纹。马氏体的膨胀收缩随着钢中含碳量的增加而增大，故碳素工具钢和渗碳淬火钢产生削裂纹尤为严重。
淬火钢中的残余奥氏体，在磨削时受磨削热的影响即发生分解，逐渐变成马氏体，这种新生的马氏体集中于表面，引起零件局部体积膨胀，加大了零件表面应力，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，在上磨削工件时，对工件既是压力，又是拉力，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，足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。因而使得表面层产生附加的组织应力，再加上磨削所形成的热量使零件表面的温度升高极快，这种组织应力的迭加就可能导致磨削表面出现磨削裂纹。
2、磨削裂纹的特征
磨削裂纹与淬火裂纹以及原材料裂纹相比较，具有较浅，裂纹细短而密集的特点，在裂纹周围往往伴随磨削退火表面的烧伤。磨削裂纹常见有三种形态：垂直磨削方向，平行磨削方向，网状龟裂状。
淬火裂纹比较粗而且直，尾部细，开口处较深，裂纹断面程氧化色，与砂轮的磨削方向无关。而淬火前原材料裂纹或断压裂纹粗且深，断口程严重的氧化色。
磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，磨削裂纹只发生在磨削面上，深度较浅，且深度基本一致。较轻的磨削裂纹垂直于或接近垂直于磨削方向的平行线，且是规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹。较严重的裂纹显贵甲状（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。
3、磨削裂纹的防止措施
3.1 磨削工艺方面
磨削裂纹的产生是因为磨削热所导致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。一般采用的湿磨法，无论如何注入切削液，切削液都不肯能在磨削的同时进入磨削面，因而无法降低磨削点位置的磨削热。切削液只能是使砂轮和零件的磨削点在磨削走过后瞬时受到冷却，同时对零件的磨削点起淬火作用，因而事实上加大了磨削裂纹的产生。如果采用干磨法，背吃刀量选择较浅的磨法，可以减少磨削裂纹。但是这种方法效果不是很显著，而且灰尘飞扬，影响工作环境，不宜采用。
选用硬度较软、粒度较粗的砂轮来磨削，可以降低磨削热。但如果粒度太粗时会影响工件的表面粗糙度。对于表面粗糙度质量要求高的工件，不能采用此方法，因而受到一定的限制。
分粗精磨，即粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨削，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度细的砂轮进行精磨（背吃刀量较浅）。分开两台进行粗磨和精磨，这是一种比较理想的方法。分粗精磨，又称细磨。它是介于粗磨与抛光两大工序之间的重要工序，它的目的是保证工件达到抛光之前所需要的面型精度、尺寸精度和表面粗糙度。因此精磨的质量对抛光的影响是非常重要的。
刚出炉的工件，必须等待工件自然的冷却之后，这里的冷却是指冷却到常温，之后才能进行下一步的磨削。如果在时间允许的情况下，最好让工件自然失效1-2个月，通过一两个月的时间，可以充分的消除应以，消除应力之后在进行磨削，这是一种比较理想的方法，也会收到很好的效果。
选用粒度较为锋利的砂轮，pa36-46k，及时清除砂轮表面积攒的工件屑，过多的工件屑会让砂轮产生强大的摩擦力，这样不利于进行操作。清除之后，可以减少背吃刀量，增加走到，也是磨削的次数，也可以保证实效和操作。减小工作台速度，取小于1-2m/min，也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
3.2 热处理方面
从以上分析我们可以看出，产生磨削裂纹的根本原因在于淬火件的马氏体组织是一种膨胀状态下的展示，这种膨胀状态会增加工件的应力，要减少和消除这种应力，应该进行去应力回火，也就是淬火后马上进行回火处理，这样可以减少一部分应力。
第一种磨削裂纹是工件在快速加热至100摄氏度左右，并迅速冷却而产生。所以，为防止第一种情况产生的磨削裂纹，工件应该在150摄氏度---200摄氏度之间回火。
第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温，温度高达300摄氏度时，表面再次产生收缩而产生的。所以，为了防止第二种磨削裂纹，则应该将工件在300摄氏度左右的时候进行回火。工件再次回火的时间必须要在四小时以上，方可成功，应该注意工件在300摄氏度回火时，会使工件的硬度下降，从而减少的使用的时间，有时不宜食用。有时经过一次回火后，仍可能产生磨削裂纹，这个时候可以进行第二次回火或者是人工时效，这个方法非常有效。
如果对零件的硬度要求不高，而对零件的外观是否整洁、美观要求过高的时候，可以将回火的温度提高到400摄氏度以上，进行回火。400攝氏度以上的温度可以调质处理，这时的零件表面不会再出现磨削裂纹的现象。
3.3 在零件材质方面
当零件硬度要求高而不能在300摄氏度以上回火时，便要在零件材质上想办法。在前面分析中我们知道，马氏体的膨胀收缩率随着钢中碳量的增加而增大，故碳素工具钢（T8以上）和渗碳淬火钢产生磨削裂纹尤为严重。所以当零件硬度和表面外观质量均要求高时，便不能选用碳素工具钢和神探淬火钢，而应该选用诸如1Crl3、16Mn等钢种。对于零件表面外观质量要求较高，而零件又是急件时，在时间上个不允许自然时效1-2个月；或因磨削工艺方面受到限制：如使用砂轮方面受到限制、磨床数量少，零件磨削工作量大等因素而无法分开磨床来粗精磨；或者由于车间工作环境清洁优美，不便于采用干磨法等。这是只能在零件材质上考虑，只能选用含有碳元素量低的钢种，而不能选用碳素工具钢或者渗碳淬火钢。
4、结束语
总之，只要在磨削工艺方面、零件热处理方面和零件材质方面综合考虑，我们便可以有效的防止磨削裂纹的产生。
[关键词]车、磨、削裂纹；机理；防治措施
中图分类号：S265 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）16-0301-01
磨削加工一般是作为宫颈肩加工的最终工序，其任务就是要保证产品零件能够达到图纸上所要要求的精度和表面质量。
1、磨削裂纹的产生机理
磨削加工在广泛的被应用，经过热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，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，它不但影响零件的外观，更重要的是还直接影响零件的质量。
磨削裂纹的产生是磨削热和循环应力引起的，磨削时零件表面的温度可能高达820—840度或更高产生微裂纹后，以及磨粒刮出的微裂纹，后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残余奥氏体，处于膨胀状态（未经回火处理尤为严重）。如果将其表面快速加热至100摄氏度左右并迅速冷却时，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裂纹，这是第一种裂纹。当温度升高至300摄氏度时，表面再次收缩，从而产生第二种裂纹。马氏体的膨胀收缩随着钢中含碳量的增加而增大，故碳素工具钢和渗碳淬火钢产生削裂纹尤为严重。
淬火钢中的残余奥氏体，在磨削时受磨削热的影响即发生分解，逐渐变成马氏体，这种新生的马氏体集中于表面，引起零件局部体积膨胀，加大了零件表面应力，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，在上磨削工件时，对工件既是压力，又是拉力，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，足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。因而使得表面层产生附加的组织应力，再加上磨削所形成的热量使零件表面的温度升高极快，这种组织应力的迭加就可能导致磨削表面出现磨削裂纹。
2、磨削裂纹的特征
磨削裂纹与淬火裂纹以及原材料裂纹相比较，具有较浅，裂纹细短而密集的特点，在裂纹周围往往伴随磨削退火表面的烧伤。磨削裂纹常见有三种形态：垂直磨削方向，平行磨削方向，网状龟裂状。
淬火裂纹比较粗而且直，尾部细，开口处较深，裂纹断面程氧化色，与砂轮的磨削方向无关。而淬火前原材料裂纹或断压裂纹粗且深，断口程严重的氧化色。
磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，磨削裂纹只发生在磨削面上，深度较浅，且深度基本一致。较轻的磨削裂纹垂直于或接近垂直于磨削方向的平行线，且是规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹。较严重的裂纹显贵甲状（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。
3、磨削裂纹的防止措施
3.1 磨削工艺方面
磨削裂纹的产生是因为磨削热所导致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。一般采用的湿磨法，无论如何注入切削液，切削液都不肯能在磨削的同时进入磨削面，因而无法降低磨削点位置的磨削热。切削液只能是使砂轮和零件的磨削点在磨削走过后瞬时受到冷却，同时对零件的磨削点起淬火作用，因而事实上加大了磨削裂纹的产生。如果采用干磨法，背吃刀量选择较浅的磨法，可以减少磨削裂纹。但是这种方法效果不是很显著，而且灰尘飞扬，影响工作环境，不宜采用。
选用硬度较软、粒度较粗的砂轮来磨削，可以降低磨削热。但如果粒度太粗时会影响工件的表面粗糙度。对于表面粗糙度质量要求高的工件，不能采用此方法，因而受到一定的限制。
分粗精磨，即粗磨选用粒度较粗的软砂轮磨削，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度细的砂轮进行精磨（背吃刀量较浅）。分开两台进行粗磨和精磨，这是一种比较理想的方法。分粗精磨，又称细磨。它是介于粗磨与抛光两大工序之间的重要工序，它的目的是保证工件达到抛光之前所需要的面型精度、尺寸精度和表面粗糙度。因此精磨的质量对抛光的影响是非常重要的。
刚出炉的工件，必须等待工件自然的冷却之后，这里的冷却是指冷却到常温，之后才能进行下一步的磨削。如果在时间允许的情况下，最好让工件自然失效1-2个月，通过一两个月的时间，可以充分的消除应以，消除应力之后在进行磨削，这是一种比较理想的方法，也会收到很好的效果。
选用粒度较为锋利的砂轮，pa36-46k，及时清除砂轮表面积攒的工件屑，过多的工件屑会让砂轮产生强大的摩擦力，这样不利于进行操作。清除之后，可以减少背吃刀量，增加走到，也是磨削的次数，也可以保证实效和操作。减小工作台速度，取小于1-2m/min，也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
3.2 热处理方面
从以上分析我们可以看出，产生磨削裂纹的根本原因在于淬火件的马氏体组织是一种膨胀状态下的展示，这种膨胀状态会增加工件的应力，要减少和消除这种应力，应该进行去应力回火，也就是淬火后马上进行回火处理，这样可以减少一部分应力。
第一种磨削裂纹是工件在快速加热至100摄氏度左右，并迅速冷却而产生。所以，为防止第一种情况产生的磨削裂纹，工件应该在150摄氏度---200摄氏度之间回火。
第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温，温度高达300摄氏度时，表面再次产生收缩而产生的。所以，为了防止第二种磨削裂纹，则应该将工件在300摄氏度左右的时候进行回火。工件再次回火的时间必须要在四小时以上，方可成功，应该注意工件在300摄氏度回火时，会使工件的硬度下降，从而减少的使用的时间，有时不宜食用。有时经过一次回火后，仍可能产生磨削裂纹，这个时候可以进行第二次回火或者是人工时效，这个方法非常有效。
如果对零件的硬度要求不高，而对零件的外观是否整洁、美观要求过高的时候，可以将回火的温度提高到400摄氏度以上，进行回火。400攝氏度以上的温度可以调质处理，这时的零件表面不会再出现磨削裂纹的现象。
3.3 在零件材质方面
当零件硬度要求高而不能在300摄氏度以上回火时，便要在零件材质上想办法。在前面分析中我们知道，马氏体的膨胀收缩率随着钢中碳量的增加而增大，故碳素工具钢（T8以上）和渗碳淬火钢产生磨削裂纹尤为严重。所以当零件硬度和表面外观质量均要求高时，便不能选用碳素工具钢和神探淬火钢，而应该选用诸如1Crl3、16Mn等钢种。对于零件表面外观质量要求较高，而零件又是急件时，在时间上个不允许自然时效1-2个月；或因磨削工艺方面受到限制：如使用砂轮方面受到限制、磨床数量少，零件磨削工作量大等因素而无法分开磨床来粗精磨；或者由于车间工作环境清洁优美，不便于采用干磨法等。这是只能在零件材质上考虑，只能选用含有碳元素量低的钢种，而不能选用碳素工具钢或者渗碳淬火钢。
4、结束语
总之，只要在磨削工艺方面、零件热处理方面和零件材质方面综合考虑，我们便可以有效的防止磨削裂纹的产生。