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材料热处理对形成磨削裂纹的敏感性

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摘要：对于磨削裂纹形成敏感性来说，目前还没有较为明确的指标可以对其进行有效的评定，但是可以看出，在材料化学成分和热处理组织的不同情况下，磨削裂纹的敏感性是具有很大的差别的，因此本文主要就是对其进行一定的分析和探讨，进一步的对热处理工艺进行提高，对产品质量进行保证，旨在更好的促进机械制造行业的发展与进步。

关键词：材料热处理；磨削裂纹；敏感性

引言

热处理主要是通过加热和冷却，让金属零件可以获得适应工作条件的使用性能，进而充分的发挥出材料的潜力，进而对产品的质量和使用寿命进行提高。磨削裂纹主要是出现在磨削工序当中，因此对于生产加工来说，如何将热处理与磨削裂纹敏感性的关系进行明确是比较重要的研究内容。

一、磨削加工的特点

（一）磨削热及其作用

磨削是通过对砂轮和被磨件之间的强力摩擦进行借助，进而实现磨削热的产生。在磨削中不可避免的会产生大量的磨削热，这也是磨削加工的独特特点。在一般的磨削条件下，磨削热的一部分可以被冷却液带走，但是大部分都在瞬间被传入到工件的浅表面，然后以较高的速度将该层金属加热到一定的温度。磨削区表面的最高温度主要是与磨削的条件有关，在不同的情况系可以达到不同的回火温度，一直到相变甚至融化温度，如下图1。

图2钢件裂纹图

（一）钢件冶金质量与化学成分的影响

对于钢件来说，可以用锻件、铸件、冷拉钢材和热轧钢材来进行加工而成，在材料生产的过程中可能会产生一定的缺陷，这写缺陷在进行淬火的时候就可以导致裂纹的产生。钢的含碳量和合金元素对于钢的裂纹敏感性具有重要的影响。一般来说，就是会随着马氏体中含碳量的增加而增大了脆性，进行降低了钢的轻度，从而增大了淬火裂纹的倾向。

（二）原始组织的影响

在进行淬火前钢件的原始组织状态和原始组织对淬裂的影响是比较大的，片状珠光体在加热的时候，温度偏高就会比较容易引起奥氏体晶粒的增长，出现过热的现象，因此对于原始组织为片状珠光体的钢件，必须要对淬火加热的温度和保温时间进行严格的控制，否则就会比较容易出现裂纹。对于球状珠光体原始组织的钢件来说，在淬火加热的时候，因为球状碳化物具有较为稳定的性质，在向奥氏体转变的过程中，会有碳化物的溶解残留，这些残留可以阻碍奥氏体的增长，与片状珠光体相比，淬火可以得到较细的马氏体，因此原始组织为均匀球状珠光体来说，是进行淬火前比较理想的组织状态。

（三）零件尺寸和结构的影响

零件的界面尺寸过小和过大都不容易出现裂缝，但是对于零件来说，在淬火的影响下，还是存在着一个临界的淬裂直径，出现裂纹的危险尺寸可能会因为钢件的化学成分而出现一定的波动和改变，同时也可能会因为加热温度和方法的不同出现一定的变化，因此需要根据具体的实际情况进行分析。零件的尖角、棱角、不同的形状等因素，也可以使得攻坚局部冷却速度的变化，而增加淬火的残余应力，进而对淬火的开裂倾向进行加大。如果零件的几面不均匀，也会增大淬裂倾向。

（四）工艺因素的影响

这里的工艺因素主要有淬火的加热温度、保温时间，冷却方式等因素，这些对淬火裂纹具有较大的影响倾向。热处理包括加热、保温和冷却等过程，不仅在淬火或者冷却的时候可以产生裂纹，在加热的时候如果出现加热不当的行为，也有可能形成一定的裂纹。

三、材料热处理对形成磨削裂纹的敏感性

材料的化学成分、热处理组织状况和物理力学性能有一定的不同，因此磨削裂纹的敏感性能也具有很大的差别。比如说渗碳淬火低温回火件，磨削裂纹敏感性很大，而且还会随着热处理工艺的不同而出现差别。为了对磨削开裂进行减少，一般希望钢件表面的碳量是低于1%的，组织要控制在比较的低的级别为宜，并且回火的温度可以适当高一些，次数也可以适当增多。对于钢件来说，其中的成分、组织不同，热导率也不同，因此所产生的磨削热也是不同的。铁素体、马氏体、奥氏体、碳化物的热导率进行分析可以看出，奥氏体和碳化物的热导率是最低的，马氏体会随着碳和合金元素的增加而出现降低的情况，热导率比较低的，磨削时的温度也会升高，磨削应力增大，进而产生一定的磨削裂纹。在热处理的过程中，对淬火温度进行提高，可以增加碳和合金元素的含量，这样就会让淬火内应力和材料的脆性达到大幅度的增加，进而导致磨削时出现裂纹。回火温度低、保温时间短、回火次数太少，也会容易出现磨削裂纹。淬火并且进行冷处理，再加上充分的回火可以大大的减少磨削裂纹。

结语：综上所述，在机械制造行业中，热处理和磨削加工都已经被广泛的应用，但是经过热处理淬火的碳素工具钢和渗碳淬火钢零件，在进行磨削的时候比较容易出现磨削裂纹，这不仅会对零件的外观造成不利的影响，同时还会直接影响到零件的整体质量，因此对于材料热处理来说，需要对磨削工艺和材质等方面进行综合的考虑，对材料热处理与磨削裂纹之间的敏感性问题进行重视，进一步的对零件的质量进行合理的控