1、磨削燒傷磨削燒傷的分類磨削時(shí)，由于磨削區(qū)域的瞬時(shí)高溫（一般為900 - 1500 C）形成零件層組織發(fā)生局 部變化，并在表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色，這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。磨削燒傷對(duì)零件質(zhì)量性能影響 很大，在實(shí) 際加工過(guò)程中應(yīng)盡量避免。磨削燒傷有多種不同的分類方法。根據(jù)燒傷外觀不同，可分為全面燒傷（整個(gè)表面被燒傷）、斑 狀燒傷（表面上出現(xiàn)分散的燒傷斑點(diǎn)）、均勻線條狀燒傷、周期線條狀燒傷；按表層顯微組織的變化可 分為回火燒傷、淬火回火燒傷；還可根據(jù)燒傷深度分為淺燒傷（燒傷厚度v 0.05mm）、中等燒傷（燒傷層厚度在0005001mm之間）、深度燒傷（燒傷層厚度0.01mm）。 在生產(chǎn)中，最常見的

2、是均勻的或周期的線條狀燒傷。由于在磨削燒傷產(chǎn)生時(shí)往往伴有表面氧化作用，而在零件表面生成氧化膜。又因?yàn)檠趸?膜的厚度不同而使其反射光線的干涉狀態(tài)不同；因此呈現(xiàn)出多種顏色。所以，人們通常用磨削表面的顏 色來(lái)判斷燒傷的程度。對(duì)鋼件來(lái)說(shuō)，隨燒傷的加強(qiáng)，顏色一般呈現(xiàn)白、黃、褐、紫、蘭（青）的變 化。不同磨削深度下，加工表面的燒傷顏色和氧化膜厚度。值得注意的是：燒傷顏色僅反映了較嚴(yán)重的燒傷現(xiàn)象，而當(dāng)零件表面顏色不變時(shí)，其表 面組織也可能巳發(fā)生了燒傷變化，這類燒傷通常不易鑒別，所以對(duì)零件使用性能危害更大。 目前，人們?yōu)榱烁玫乜刂茻齻某潭?，巳根?jù)表面組織的變化時(shí)燒傷進(jìn)行了分級(jí)，一般從 0-8共分九級(jí)，其中

3、，0級(jí)最輕，8級(jí)燒傷最嚴(yán)重。燒傷產(chǎn)生機(jī)理軸承套圈在磨加工中，由于磨粒對(duì)工件的切削、刻劃和摩擦作用，使金屬表面產(chǎn)生塑性變形，由 工件內(nèi)部金屬分子間相對(duì)位移產(chǎn)生內(nèi)摩擦而發(fā)熱；砂輪切削時(shí)，相對(duì)于工件的速度很高，與工件表面產(chǎn) 生劇烈的外摩擦而發(fā)熱，又因?yàn)槊款w磨料的切削都是瞬間的，其熱量生成也在瞬間，又不能及時(shí)傳散， 所以在磨削區(qū)域的瞬時(shí)溫度較高，一般可達(dá)到800 1500 C,如果散熱措施不好，很容易造成工件表面 的燒傷，也就是在工件的表層（一般有幾十微米到擊敗微米）發(fā)生二次淬火及高溫回火，破壞了工件表面的組織，肉眼可以看出嚴(yán)重的燒傷。表面出現(xiàn)嚴(yán)重的焦黃色或黑色氧化膜，輕微的燒傷則要用稀釋的 酸性溶液

4、來(lái)浸蝕才能觀察出來(lái)，燒傷部位呈黑色。燒傷會(huì)降低工件的使用壽命。預(yù)防燒傷方法由于燒傷是磨削區(qū)域產(chǎn)生大量的熱量而又未及時(shí)散發(fā)造成的，因此避免燒傷必須減小熱量的產(chǎn) 生，加速熱量的散發(fā)，也就是減小磨削時(shí)的內(nèi)、外摩擦，且使工件得到充分有效的冷卻。對(duì)冷卻液來(lái) 講，其成分濃度要合適，流量、壓力要充分，確實(shí)起到清洗作用（沖刷砂輪及工件的摩擦，冷卻和潤(rùn)滑 作用）。減少摩擦熱的產(chǎn)生，終究是要減少磨削時(shí)的內(nèi)、外摩擦，這要綜合考慮以下幾方面的因素：減小 磨削厚度，使金屬塑性變形減小，內(nèi)摩擦減小，從而減少磨削熱；提高工件轉(zhuǎn)速，工件磨削表面通過(guò)磨 削區(qū)域的時(shí)間縮短，可減少磨削熱的聚積，從砂輪特性來(lái)講，磨料硬度高，則切削性

5、能好，可減少發(fā) 熱，但磨料硬度不可太硬，組織不能太細(xì)，否則磨鈍的磨料不易脫落，磨料間微孔易塞實(shí)而使砂輪降低 切削性能，并增加工件與砂輪的接觸面積，在工件表面強(qiáng)烈擠壓，摩擦導(dǎo)致溫度增高。因此為避免燒傷 且保證磨料效率、工件精度，在粗磨時(shí)刻采用硬度低、組織號(hào)大的砂輪，選用較大的磨削厚度；在終磨 時(shí)選用較硬的，組織號(hào)較小的砂輪，保證有效修整砂輪，并選用較小的磨削厚度；對(duì)于磨削強(qiáng)度高、硬 度高和導(dǎo)熱性差的材料，易采用較小的進(jìn)給量，提高工件轉(zhuǎn)速，可有效避免燒傷。燒傷種類在實(shí)際生產(chǎn)中有以下具體因素可造成燒傷：（1）工藝系統(tǒng)振動(dòng)、機(jī)床振動(dòng)和液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)。在振 動(dòng)瞬間會(huì)增大磨削量，造成燒傷，此時(shí)燒傷沿工件

6、表面呈振紋分布，也叫振紋燒傷。2）砂輪修整不良、使磨料不鋒利，造成燒傷，此時(shí)燒傷沿砂輪磨痕分布，也叫劃痕燒傷3）無(wú)心夾具吸力不足或支承松動(dòng)，工件會(huì)產(chǎn)生瞬間滑動(dòng)，會(huì)引起燒傷（4）磨削量不均勻，磨削厚度 不一致，會(huì)產(chǎn)生局部燒傷。（5）砂輪過(guò)硬，進(jìn)給量過(guò)大、工件轉(zhuǎn)速過(guò)高（工件速度過(guò)高會(huì)降低砂輪的切削能力）會(huì)使工件表面產(chǎn) 生均布燒傷。1）損傷的原因（1）熱處理的影響a）殘余奧氏體磨削時(shí)殘余奧氏體由于砂輪磨削時(shí)產(chǎn)生的熱和壓力而轉(zhuǎn)變，同時(shí)可能伴隨出現(xiàn)表面回火和磨削裂紋。殘余奧氏體量應(yīng)控制在30%以內(nèi)。b）滲層碳濃度滲層碳濃度過(guò)高，在滲層組織中容易形成網(wǎng)狀碳化物或過(guò)多的游離碳化物。由于這 種物質(zhì)極硬，在磨削

7、過(guò)程中可能出現(xiàn)局部過(guò)熱傾向和發(fā)生表面回火。滲層碳濃度過(guò)高，會(huì)使輪齒表面產(chǎn)生過(guò)多的殘余奧氏體.從而導(dǎo)致燒傷和裂紋。因此，表面碳濃度 增加，則降低了磨削性能，一般表面碳濃度應(yīng)控制在0.75 %-0.95 %范圍以內(nèi)。c）碳化物分布及形態(tài)碳化物分布應(yīng)均勻，粒度平均直徑不大于lm ;碳化物形態(tài)應(yīng)為球狀、粉狀或細(xì)點(diǎn)狀沿網(wǎng)分布，不允許有網(wǎng)狀或角狀碳化物。d）脫碳 熱處理時(shí)表面或環(huán)境保護(hù)不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生表面氧化，這樣在齒面上就會(huì)產(chǎn)生一層薄的脫碳層，這層軟的脫碳層會(huì)引起砂輪過(guò)載或過(guò)熱，從而造成表面回火。e）回火 在保證硬度的前提下，回火溫度盡可能高一些，回火時(shí)間盡可能長(zhǎng)一些。這樣可以提高滲 碳淬硬表面的塑性，而且使

8、殘余應(yīng)力得以平衡或降低.改善表面應(yīng)力的分布狀況。這樣可以降低出現(xiàn)磨 齒裂紋的機(jī)率，從而提高磨齒效率。f）變形 應(yīng)盡可能減少熱處理變形這樣可以減小磨齒余量。若熱處理變形過(guò)大，如果磨 齒操作不 是在齒圈徑向圓跳動(dòng)最大處開始磨削，則每次磨削在這些點(diǎn)上去除的磨削余量將是不正常的，從而導(dǎo)致 燒傷及裂紋。（2）磨削條件的影響磨齒時(shí)砂輪的切削速度很高，砂輪與輪齒的接觸面積又很小，產(chǎn)生的熱量可 能在接觸區(qū)域形成很高的溫度，從而導(dǎo)致磨齒損傷a）磨齒余量磨齒余量過(guò)大會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的磨削熱，從而導(dǎo)致磨齒損傷。應(yīng)盡可能減小磨齒余量，為此必須：減少熱處理變形。淬火后按齒田精確找正，然后加工定位基準(zhǔn)，以便齒面余量分布均勻。磨

9、前采用硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒，去除熱處理變形，b）切削規(guī)范磨齒時(shí)產(chǎn)生的熱量大致與砂輪單位時(shí)間內(nèi)切除的金屬量成正比，因此為了避 免磨齒損傷，必要時(shí)適當(dāng)減少切深，降低展成進(jìn)給量或縱向進(jìn)給量。c）砂輪砂輪的選擇 滲碳鋼硬度高，砂粒易磨鈍，為了避免砂粒磨鈍而產(chǎn)生大量磨削熱，砂輪硬度宜選 軟些，以便磨鈍的砂粒及時(shí)脫落，保持砂輪的自銳性。宜選擇組織較軟的砂輪。組織較軟的砂輪氣孔多，其中可以容納切屑.避免砂輪堵塞，又可將冷卻 液或空氣帶入磨削區(qū)域，從而使磨削區(qū)域溫度降低。在保證齒面粗糙度要求的前提下，宜選擇較粗粒度的砂輪，以達(dá)到較高的去除量比率。砂輪的平衡及修整砂輪必須精細(xì)地平衡，以便砂輪工作時(shí)處于良好的平衡

10、狀態(tài)。砂輪必須及時(shí)修整以保持其鋒利。影響砂輪修整頻次的因素很多.包括被磨材料的純度和類型、 冷卻液的凈度等。修整砂輪的金剛石支座必須牢固。若金剛石表面上有0506mm的磨損量，標(biāo)志金 剛石巳磨鈍了，應(yīng)及時(shí)更換。嚴(yán)格控制砂輪傳動(dòng)系統(tǒng)及砂輪心軸的間隙。砂輪傳動(dòng)帶松緊調(diào)整合適。d）冷卻液磨削上藝中，冷卻的控制是一個(gè)重要因素。冷卻必須有效充分，冷卻液必須噴到磨削區(qū)域；流量一般為4045L / min，以實(shí)現(xiàn)充分冷卻；壓力一般為0.81.2N /mm2，以沖去粘在砂輪上的切屑；保持冷卻液的純凈，妥善地過(guò)濾，以清除冷卻液的切屑、磨粒等臟物；冷卻液的容器要 足夠大，以免摻入過(guò)多的氣體或泡沫，防止冷卻液的溫度

11、急劇升高或降低，一般控制冷卻系統(tǒng)的容積和工作間的室溫，就足以 控制冷卻液的溫度，然而在特殊儲(chǔ)況下應(yīng)當(dāng)使用散熱器2）磨齒損傷的檢查（1）可采用硝酸腐蝕法檢查燒傷。（2）磨齒后必須檢查是否產(chǎn)生裂紋?？捎孟铝蟹椒ㄖ贿M(jìn)行檢查：a）磁粉探傷，b）熒光滲透探傷，c）著色滲透探傷。3）磨齒損傷對(duì)承載能力的影響齒面的燒傷和裂紋，在輪齒承受脈沖負(fù)荷時(shí)將影響其疲勞強(qiáng)度和使用壽命，甚至造成齒輪 早期失效。燒傷將導(dǎo)致齒面過(guò)早地磨損。沿齒長(zhǎng)方向的裂紋會(huì)導(dǎo)致齒根疲勞斷齒，這是絕對(duì)不允許 的。沿齒高方向的裂紋會(huì)導(dǎo)致單方向斷裂。這種裂紋是最常見的。當(dāng)裂紋深度較淺時(shí).可采用 硬質(zhì)合金滾刀將裂紋去除，再重新磨齒。當(dāng)沿齒高方向和

12、沿團(tuán)長(zhǎng)方向的裂紋同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，可 能形成網(wǎng)狀裂紋，它會(huì)導(dǎo)致齒面剝落.這當(dāng)然是絕對(duì)不允許的。提高工件轉(zhuǎn)速可以防止燒傷燒傷的主要幾個(gè)原因及解決方法：砂輪太硬選擇稍軟的砂輪背吃刀量大減少背吃刀量，增加光磨時(shí)間切削不充足切削液要充分4.粗磨燒傷過(guò)深進(jìn)給量要小4.粗磨燒傷過(guò)深進(jìn)給量要小，切削液要充分磁力不足，工件停轉(zhuǎn)調(diào)整磁力工件轉(zhuǎn)速過(guò)低調(diào)整工件轉(zhuǎn)速7.砂輪主軸振擺大檢修主軸7.砂輪主軸振擺大檢修主軸8.金剛石不銳利反轉(zhuǎn)金剛石，以銳利尖角修整，或換金剛石9.砂輪修整不好重新修整稍放慢修整速度應(yīng)該是上面幾條的了裂紋淬火裂紋 是指在淬火過(guò)程中或在淬火后的室溫放置過(guò)程中產(chǎn)生的裂紋。后者又叫時(shí)效裂紋。造成 淬火開裂

13、的原因很多，在分析淬火裂紋時(shí)，應(yīng)根據(jù)裂紋特征加以區(qū)分。一、淬火裂紋的特征在淬火過(guò)程中，當(dāng)淬火產(chǎn)生的巨大應(yīng)力大于材料本身的強(qiáng)度并超過(guò)塑性變形極限時(shí)，便會(huì)導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。淬火裂紋往往是在馬氏體轉(zhuǎn)變開始進(jìn)行后不久產(chǎn)生的，裂紋的分布則沒有一定的規(guī)律，但一般 容易在工件的尖角、截面突變處形成。在顯微鏡下觀察到的淬火開裂，可能是沿晶開裂，也可能是穿晶開裂；有的呈放射狀，也有的呈 單獨(dú)線條狀或呈網(wǎng)狀。因在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)的冷卻過(guò)快而引起的淬火裂紋，往往是穿晶分布，而且裂紋較直，周圍沒有分 枝的小裂紋。因淬火加熱溫度過(guò)高而引起的淬火裂紋，都是沿晶分布，裂紋尾端尖細(xì)，并呈現(xiàn)過(guò)熱特征：結(jié)構(gòu)鋼中可觀察到粗針狀馬氏體；工具

14、鋼中可觀察到共晶或角狀碳化物。表面脫碳的高碳鋼工件，淬火后容易形成網(wǎng)狀裂紋。這是因?yàn)?，表面脫碳層在淬火冷卻時(shí)的體積脹比未脫碳的心部小，表面材料受心部膨脹的作用而被拉裂呈網(wǎng)狀。二、非淬火裂紋的特征淬火后發(fā)生的裂紋，不一定都是淬火所造成的，可根據(jù)下面特征來(lái)區(qū)分：淬火后發(fā)現(xiàn)的裂紋，如果裂紋兩側(cè)有氧化脫碳現(xiàn)象，則可以肯定裂紋在淬火之前就巳經(jīng)存在。淬 火冷卻過(guò)程中，只有當(dāng)馬氏體轉(zhuǎn)變量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，裂紋才有可能形成。與此相對(duì)應(yīng)的溫度，大約在 250 C以下。在這樣的低溫下，即使產(chǎn)生了裂紋，裂紋兩側(cè)也不會(huì)發(fā)生脫碳和出現(xiàn)明顯氧化。所以，有 氧化脫碳現(xiàn)象的裂紋是非淬火裂紋。如果裂紋在淬火前巳經(jīng)存在，又不與表面

15、相通，這樣的內(nèi)部裂紋雖不會(huì)產(chǎn)生氧化脫碳，但裂紋的線條顯得柔軟，尾端圓禿，也容易與淬火裂紋的線條剛健有力，尾端尖細(xì)的特征區(qū)別開來(lái)。三、實(shí)例探討一：軸，40Cr，經(jīng)鍛造、淬火后發(fā)現(xiàn)裂紋。裂紋兩側(cè)有氧化跡象，金相檢驗(yàn)，裂紋兩側(cè)存在脫碳 層，而且裂紋兩側(cè)的鐵素體呈較大的柱狀晶粒，其晶界與裂紋大致垂直。結(jié)論：裂紋是在鍛造時(shí)形成的 非淬火裂紋。當(dāng)工件在鍛造過(guò)程中形成裂紋時(shí)，淬火加熱即引起裂紋兩側(cè)氧化脫碳。隨著脫碳過(guò)程的進(jìn)行，裂 紋兩側(cè)的碳含量降低，鐵索體晶粒開始生核。當(dāng)沿裂紋兩側(cè)生核的鐵素體晶粒長(zhǎng)大到彼此接觸后，便向 離裂紋兩側(cè)較遠(yuǎn)的基體方向生長(zhǎng)。由于裂紋兩側(cè)在脫碳過(guò)程中碳濃度的下降，也是由裂紋的開口部位

16、向 內(nèi)部發(fā)展，因而為鐵素體晶粒的不斷長(zhǎng)大提供了條件，故最終長(zhǎng)大為晶界與裂紋相垂直的柱狀晶體。二：半軸套座，40Cr，淬火后出現(xiàn)開裂。金相檢驗(yàn)，裂紋兩側(cè)有全脫碳層，其中的鐵素體呈粗 大柱狀晶粒，并與裂紋垂直。全脫碳層內(nèi)側(cè)的組織為板條馬氏體加少量托氏體，這種組織是正常淬火組 織。結(jié)論：在加工過(guò)程中未經(jīng)鍛造，因此屬原材料帶來(lái)的非淬火裂紋。三：齒輪銑刀，高速鋼，淬火后在內(nèi)孔壁上出現(xiàn)裂紋。金相檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)裂紋附近的碳化物呈不均 勻的帶狀分布。結(jié)論：這是由于組織不均勻所造成的淬火裂紋。當(dāng)鋼的顯微組織中存在碳化物聚集時(shí)，這些地方碳和合 金元素的含量比較高，造成臨界溫度降低。因此，即使是在正常的溫度下進(jìn)行淬火加

17、熱，對(duì)于碳化物聚 集處來(lái)講，加熱溫度巳顯得過(guò)高了。其結(jié)果是這些地方出現(xiàn)過(guò)熱組織，降低了鋼的強(qiáng)度，淬火冷卻時(shí)， 在應(yīng)力作用下產(chǎn)生開裂。高速鋼的碳化物不均勻性是這種鋼的重要質(zhì)量指標(biāo)之一。為減少或預(yù)防這類缺陷發(fā)生，冶金廠和 使用廠都在不斷采取措施，如使用廠用改鍛工藝來(lái)均勻組織。當(dāng)碳化物不均勻性的改善程度受到限制 時(shí)，可在保證硬度的前提下采用較低淬火加熱溫度來(lái)避免過(guò)熱組織產(chǎn)生。四：W18Cr4V鋼制模具，高溫鹽浴中加熱后油冷，發(fā)現(xiàn)開裂。從裂紋特征上看是冷卻過(guò) 快所致。因工件截面較大，冷卻時(shí)內(nèi)外溫差也大，當(dāng)表面轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，內(nèi)部仍處于奧氏體狀態(tài)，以 后的冷卻過(guò)程中才逐步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，致使表層受內(nèi)部體積

18、脹大的作用承受很大的拉應(yīng)力而開裂。因此，可以判斷為淬火裂紋。淬火裂紋缺陷的預(yù)防淬火裂紋是常見的淬火缺陷，產(chǎn)生的原因是多方面的。因熱處理的缺陷是從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開始的，故 預(yù)防裂紋產(chǎn)生的工作應(yīng)該從產(chǎn)品設(shè)計(jì)抓起。要正確地選擇材料、合理地進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出恰當(dāng)?shù)臒崽?理技術(shù)要求，妥善安排工藝路線，選擇合理的加熱溫度、保溫時(shí)間、加熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)、冷卻方法和 操作方式等。一、正確進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)為預(yù)防淬火裂紋的產(chǎn)生，應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品的工作條件、使用要求、零件的截面尺寸等，正確地選擇材 料，合理地提出熱處理技術(shù)條件，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，盡量滿足熱處理工藝性能的要求。1.材料選擇材料選擇一般應(yīng)從經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性兩方面進(jìn)行考慮。所

19、謂經(jīng)濟(jì)性，即在滿足性能要求的前提下， 選擇價(jià)格便宜、工藝性好、不易淬裂的鋼種。而對(duì)于重要零件，從使用期和安全性出發(fā)，可選用較貴 的、力學(xué)性能較好的材料。技術(shù)性主要是指零件的服役性和工藝性。零件的服役性指零件的受力狀態(tài)及 所需達(dá)到的力學(xué)性能：拉伸抗力、疲勞抗力、耐磨抗力、沖擊抗力、耐蝕抗力等。通過(guò)熱處理可使零件 滿足上述一項(xiàng)或幾項(xiàng)要求。而零件的工藝性是為了進(jìn)行加工和熱處理，材料應(yīng)有較好的可加工性和熱處理性能，易于淬火，變形小，淬裂傾向性小。經(jīng)濟(jì)性 和技術(shù)性二者常常是矛盾的，在滿足技術(shù)性的前提下，經(jīng)綜合分析對(duì)比做出選擇，將材料費(fèi)用、加工費(fèi) 用以及管理費(fèi)用結(jié)合起來(lái)，使總的制造費(fèi)用最低。在滿足上述條件

20、下，還要考慮材料的淬裂傾向，從減 小淬裂傾向出發(fā)，應(yīng)注意以下問(wèn)題。1）碳是影響淬裂傾向的一個(gè)重要因素。碳含量提高，MS點(diǎn)降低，淬裂傾向增大。因此，在滿足基本 性能如硬度、強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量選用較低的碳含量，以保證不易淬裂。2）合金元素對(duì)淬裂傾向的影響主要體現(xiàn)在對(duì)淬透性、MS點(diǎn)，晶粒度長(zhǎng)大傾向、脫碳的影響 上。合金元素通過(guò)對(duì)淬透性的影響，從而影響到淬裂傾向。一般來(lái)說(shuō)，淬透性增加，淬裂性 增加，但淬透性增加的同時(shí)，卻可以使用冷卻能力弱的淬火介質(zhì)以減少淬火變形的方法來(lái)防止復(fù)雜零件的變形與裂紋。因此，對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，為了避免淬火裂紋，選擇淬透性好的鋼，并用 冷卻能力弱的淬火介質(zhì)是一個(gè)較好的方案。

21、合金元素對(duì)MS點(diǎn)影響較大，一般來(lái)說(shuō)，MS越低的鋼，淬裂傾向越大，當(dāng)MS點(diǎn)高時(shí)，相 變生成的馬 氏體可能立刻被自回火，從而消除一部分相變應(yīng)力，可以避免發(fā)生淬裂。因此，當(dāng)碳含量確定后，應(yīng)選 用少量的合金元素，或者含對(duì)MS點(diǎn)影響較小的元素的鋼種。3）選擇鋼材時(shí)，應(yīng)考慮過(guò)熱敏感性。過(guò)熱較敏感的鋼，容易產(chǎn)生裂紋，所以在選擇材料時(shí)應(yīng)引起重視。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除要滿足零件的使用功能外，還要注意其工藝性能。1）斷面尺寸均勻。斷面尺寸急劇變化的零件，在熱處理時(shí)，由于產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生裂紋。故設(shè)計(jì)時(shí)盡 量避免斷面尺寸突變。壁厚要均勻。必要時(shí)可在與用途無(wú)直接關(guān)系的厚壁部位開孔。孔應(yīng)盡量做成通孔。對(duì)于壁

22、厚不同的零件，可進(jìn)行分體設(shè)計(jì)，待熱處理后，再進(jìn)行組裝2）圓角過(guò)渡。當(dāng)零件有棱角、尖角、溝槽和橫孔時(shí)，這些部位很容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致零件淬 裂。為此，零件應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成不發(fā)生應(yīng)力集中的形狀，在尖角處和臺(tái)階處加工成圓角。3）形狀因素造成的冷卻速度差異。零件淬火時(shí)冷卻速度的快、慢隨零件形狀的不同而不同。即使在同 一零件上不同的部位，也會(huì)因各種因素而造成冷卻速度的不同。因此要盡量避免過(guò)大的冷卻差異，以防 止淬火裂紋。熱處理技術(shù)條件1）盡量采用局部淬火或表面硬化。局部淬火或表面硬化就可滿足使用性能要求者，不要整體淬火。淬 火裂紋是同鋼的馬氏體相變聯(lián)系在一起的，不淬火的部位不出現(xiàn)淬火裂紋。因此，只要能

23、滿足工作要 求，應(yīng)盡量減少淬火硬化的程度和部位，不必追求高硬度和整體淬火。2）根據(jù)零件服役條件需要，合理調(diào)整淬火件局部硬度。局部淬火硬度要求較低時(shí)，盡量不強(qiáng)求整體硬 度一致。注意鋼材的質(zhì)量效應(yīng)。在確定熱處理技術(shù)條件時(shí)，對(duì)于所選定的鋼種，不能以該鋼種所能達(dá)到的最 高硬度值作為圖樣上規(guī)定的技術(shù)條件。這是因?yàn)樽罡哂捕戎凳怯眯≡嚇訙y(cè)得的，同時(shí)每一個(gè)鋼號(hào)的成分 都是在一定范圍變化的，因此，硬度值是一個(gè)變量。在實(shí)際生產(chǎn)中，尺 寸較大的工件所能達(dá)到的硬度 值，同標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范上的硬度值相差很大。因?yàn)樽非笞罡哂捕戎敌枰眉ち依鋮s介質(zhì)淬火，這樣很容易形 成淬火裂紋。以較高的硬度值作為技術(shù)條件，即使尺寸較小的零件也會(huì)

24、使熱處理工藝實(shí)施困難。在實(shí)際 生產(chǎn)中需要根據(jù)工件的截面尺寸合理地確定切實(shí)可行的技術(shù)。避免在第一類回火脆性區(qū)回火。一般鋼硬度在5357HRC時(shí)，所需的回火溫度區(qū)(250350 C)，正是產(chǎn)生第一類回火脆性的溫度區(qū)。這時(shí)，并不能提高鋼的沖擊韌度。一般不應(yīng)把 這個(gè)溫度范圍作為零件熱處理的回火溫度范圍。二、合理安排工藝路線當(dāng)鋼件的材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)條件一經(jīng)確定，熱處理工藝人員就要進(jìn)行工藝分析，確定合理的工藝 路線，即正確安排預(yù)備熱處理、冷加工和熱加工等工序的位置。這是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高效益以及減少 熱處理裂紋傾向的有效途徑。鋼件淬火前的原始組織和應(yīng)力狀態(tài)對(duì)形成淬火裂紋有一定的影響。為改善應(yīng)力狀態(tài)，給淬火

25、準(zhǔn)備良好的 原始組織，應(yīng)當(dāng)正確地對(duì)鋼件進(jìn)行預(yù)備熱處理。對(duì)于形狀復(fù)雜精度要求較高的零件，在粗加工與精加工 之間，在淬火之前要進(jìn)行消除應(yīng)力退火；對(duì)于截面尺寸較大的高碳鋼制件，應(yīng)當(dāng)通過(guò)增大淬硬層深度，即提高淬透性的辦法來(lái)防止裂紋。所以在淬火前，要將工件進(jìn)行正火處 理并配以快速加熱工藝，以獲得較細(xì)的片狀珠光體組織；為消除組織中網(wǎng)狀碳化物，以獲得細(xì)片狀組織，必須進(jìn)行正火處理；對(duì)于截面尺寸較小的高碳鋼制件，預(yù)備熱處理應(yīng)當(dāng)提供球 狀珠光體為宜，淬火前通常采用球化退火，以改善組織。三、合理確定加熱參數(shù) 在熱處理生產(chǎn)中，對(duì)于加熱介質(zhì)、加熱速度、加溫、保溫時(shí)間等加熱參數(shù)的選擇 和設(shè)計(jì)，是保證不引起裂紋的主要因素。

26、加熱介質(zhì) 淬火裂紋與加熱爐有很大關(guān)系。不同的加熱爐在加熱工件時(shí)發(fā)生淬裂傾向是不同的，因 此，在選擇加熱介質(zhì)時(shí)，應(yīng)同鋼件的重要性和價(jià)值聯(lián)系起來(lái)，一般在滿足性能要求的前提下，應(yīng)盡量選擇低成本的設(shè)備。加熱溫度加熱溫度是淬火工藝中重要的參數(shù)，對(duì)工件的性能有著決定的作用。同時(shí)，也是影響淬火裂紋的一個(gè)因素。實(shí)踐證明，鋼材 的淬火加熱溫度不是一個(gè)固定不變的參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，淬火加熱溫度通常需根據(jù)鋼的臨界點(diǎn)來(lái)確定，對(duì) 于亞共析鋼采用AC3+（3050 C），對(duì)于過(guò)共析鋼采用AC1+（3050 C），這個(gè)選擇方法稱淬火加熱溫度選擇原則。亞溫淬火是亞共析鋼在略低于AC3（510）C的溫度下奧氏體化后淬火，它可提高鋼

27、的韌性，降低脆性轉(zhuǎn)變溫度，并可消 除回火脆性。其淬火加熱溫度應(yīng)接近AC3，以免出現(xiàn)過(guò)多鐵素體而影響鋼的強(qiáng)度。同時(shí)，由于淬火溫度的降低，鋼的淬裂傾向大大減小。對(duì)于低碳鋼及中碳鋼可適當(dāng)提高淬火加熱溫度，以 便淬火后獲得較多的板條狀馬氏體或使全部馬氏體呈板條狀，使它們的韌性顯著提高。對(duì)于高碳工具鋼 易采用低溫淬火工藝，這有助于減少變形開裂，還可提高韌度，減少折斷和崩刃，延長(zhǎng)使用壽命。需要 指出的是，選擇淬火加熱溫度時(shí)，還應(yīng)考慮到工件的形狀，所選用的淬火介質(zhì)等因素，一般而言，形狀 簡(jiǎn)單的工件，可采用上限加熱溫度；形狀復(fù)雜、易淬裂的工件則應(yīng)采用下限的加熱溫度。當(dāng)選用冷速緩慢的介質(zhì)，特別是選用熱介質(zhì)淬火時(shí)

28、，應(yīng)適當(dāng)提高 淬火加熱溫度。加熱速度在不產(chǎn)生裂紋且變形程度在允許范圍的前提下，盡量提高加熱速度，以減少氧化脫碳，降低能 耗，提高效益。碳素鋼、低合金鋼和中合金鋼快速加熱時(shí)均無(wú)產(chǎn)生裂紋的危險(xiǎn)，快速加熱不僅能提高生 產(chǎn)效率，而且對(duì)防止鋼件的淬火變形和裂紋起到良好的效果；對(duì)于大型鍛、鑄件、形狀復(fù)雜的高錳鋼鑄件、不銹鋼鑄件、高速鋼與高碳合金鋼零件，塑性差，導(dǎo)熱性不良，若加熱 速度過(guò)快，可能在鋼件表面產(chǎn)生裂紋，這類鋼不宜采用快速加熱，相反這類鋼應(yīng)放慢加熱速度，或采用 中間預(yù)熱措施，也可用微機(jī)控制的加熱爐，在設(shè)定的加熱速度的指令下按設(shè)定的加熱曲線升溫，這對(duì)于 復(fù)雜形狀高合金鋼件的熱處理質(zhì)量提供了良好的保證

29、。保溫時(shí)間保溫時(shí)間是指在熱處理時(shí)，工件熱透或保證組織轉(zhuǎn)變基本完成所需的時(shí)間。確定淬火溫度 下的保溫時(shí)間，需考慮工件的厚度、工件在爐內(nèi)的排布方式、是否預(yù)熱、鋼材的化學(xué)成分等諸多因素。一般來(lái)說(shuō)，高合金鋼、高速鋼、高合金模具鋼的淬火加熱保溫時(shí)間要適當(dāng)延長(zhǎng)，以保證碳化物的溶解和奧氏體化。其中高合金鉻鋼需要保溫的時(shí)間最長(zhǎng)。四、選定合適的淬火方法由C曲線的形狀可知，工件淬火時(shí)為獲得預(yù)期的馬氏體組織，并不需要在其整個(gè)冷卻過(guò)程中都快速冷卻。而只是在C曲線的“鼻尖”附近（一般650400 C）需要快速冷卻。在其他區(qū)間尤其 在MS點(diǎn)以下的馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)應(yīng)盡可能地緩慢冷卻。為了淬硬而又不淬裂，在“鼻尖”處應(yīng)快冷，在馬

30、 氏體區(qū)應(yīng)慢冷。過(guò)冷奧氏體塑性高急冷到低溫區(qū)也不會(huì)產(chǎn)生裂紋。對(duì)于多數(shù)工具鋼而言，冷至120150 C時(shí)，是最危險(xiǎn)的溫度區(qū)間，此刻應(yīng)特別注意緩冷?？傊?，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求，結(jié)合設(shè)備 狀況等多方面因素正確地選擇淬火方法，以減少或者不發(fā)生淬裂事故。預(yù)冷淬火預(yù)冷淬火是淬火時(shí)零件先在空氣、油、熱?。ɑ驖B碳?xì)夥眨┲?，預(yù)冷到略高于Ar3的溫度后，再 迅速置于淬火介質(zhì)中淬火，又叫降溫淬火或延遲淬火。淬火前的預(yù)冷，可以減少熱應(yīng)力，使工件變形和 裂紋傾向減小，同時(shí)預(yù)冷淬火還可以增加大工件的淬硬層，提高機(jī)械零件的綜合性能。多介質(zhì)淬火法多介質(zhì)淬火法，根據(jù)選用的淬火介質(zhì)的不同，以及操作方法的特點(diǎn)可分為雙介質(zhì)

31、淬火、三介質(zhì)淬 火等。雙介質(zhì)淬火是將加熱好的工件先淬入冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)，待工件溫度降至C曲線“鼻尖”以下 溫度時(shí)，再淬入冷卻能力較弱的介質(zhì)中繼續(xù)冷卻，以獲得馬氏體組織。淬火時(shí)應(yīng)根據(jù)鋼的淬透性，工件 形狀尺寸，對(duì)變形的要求等來(lái)選定淬火介質(zhì)。生產(chǎn)中大量采用的水一油淬火，多用于碳素工具鋼及大截 面的低合金工具鋼的工件，即在高溫區(qū)用鹽水快速冷卻抑制過(guò)冷奧氏體的分解，在低于400 C溫度時(shí)， 立即轉(zhuǎn)入油中緩慢冷卻，以減小淬火內(nèi)應(yīng)力，防止淬火裂紋。注意工件在第一種介質(zhì)中的停留時(shí)間，是 雙介質(zhì)淬火時(shí)至關(guān)重要的一個(gè)參數(shù)，在第一種介質(zhì)中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就變成單液淬火法，起不到減小變 形，防止裂紋的作用。若過(guò)早地

32、置入第二種介質(zhì)中則由于工件的溫度尚高，介質(zhì)的冷卻速度又慢，在冷 卻過(guò)程中發(fā)生非馬氏體型轉(zhuǎn)變。對(duì)于高合金鋼制件淬火時(shí)為減少裂紋，首先將工件在淬火油中冷卻到一 定溫度（近于MS點(diǎn)）時(shí)，提出油面，在空氣中冷卻，這時(shí)由于熱量尚多，致使鋼件上的殘油達(dá)到閃點(diǎn) 溫度而起火，由于大多數(shù)的油的閃點(diǎn)近于高合金鋼的MS點(diǎn)溫度，所以此法控制油中的停留時(shí)間是可靠 的。對(duì)于形狀復(fù)雜而變形要求又較嚴(yán)格的工件，有時(shí)雙液淬火仍不能控制變形和裂紋，而需要采用冷卻能力依次減少的三種淬火介質(zhì)，稱為三液淬火。此方法多應(yīng)用于碳素鋼制造的小型工件。分級(jí)淬火分級(jí)淬火是將工件從淬火溫度，直接快速冷卻到MS點(diǎn)以上某一溫度，經(jīng)適當(dāng)時(shí)間保溫，使工件

33、 表面與心部的溫度均勻后取出空冷，使工件在緩慢冷速下進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變的淬火方法。這一方法可以有 效地防止淬火裂紋。其主要優(yōu)點(diǎn)是能夠降低淬火零件的變形裂紋傾向。其次，與普通淬火方法相比 較，MS點(diǎn)以上的分級(jí)淬火，能夠保證工件強(qiáng)度、硬度相同的條件下，具有較高的韌性，特別是對(duì)低溫 回火的工件，沖擊韌性的提高尤其顯著。高碳高合金鋼，一般淬火加熱溫度較高，而MS點(diǎn)又較低，用 普通淬火方法可能產(chǎn)生較嚴(yán)重的變形和裂紋，如只用一次分級(jí)淬火難以避免較大的相變應(yīng)力及熱應(yīng)力。 因此，對(duì)于截面尺寸較大，形狀復(fù)雜，易于變形和開裂的高速鋼刀具要采用逐次降溫的二次或三次分級(jí) 的分級(jí)淬火方法。其溫度選擇一般為600650 C,

34、 450550 C和300350 C等。零件奧氏體化后淬入低于MS點(diǎn)以下50100 C的熱浴中等溫保持，以獲得馬氏體的淬 火方法稱為馬氏體等溫淬火。這種淬火方法的冷卻速度較分級(jí)淬火時(shí)快，故適用淬透性略低的鋼種制造的 零件，同時(shí)也可起到減少變形和防止裂紋的作用。其中以熱油作為馬氏體等溫淬火的介質(zhì)最方便，簡(jiǎn)單 易行。在130160 C的熱油中淬火，能夠在較緩慢的冷卻速度中使奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，因而產(chǎn)生較小 的內(nèi)應(yīng)力，變形裂紋傾向也較小。特殊淬火法對(duì)于一些特殊工件則應(yīng)采用特殊的淬火方法，如沖子、扁鏟、模具等要用間斷淬火法；大、中型鍛 模及某些大鍛件的淬火則可以采用淺冷淬火方法等。五、淬火介質(zhì)的選擇淬

35、火介質(zhì)的選擇與淬火方法密切相關(guān)。一般選擇淬火介質(zhì)應(yīng)綜合考慮以下因素。零件特性鋼的化學(xué)成分，工件截面尺寸，幾何形狀，表面粗糙度和表面狀態(tài)，零件淬火時(shí)排列狀況和 密集程度。淬火方式淬火槽液溫度、攪拌速率、流向、溶液的濃度。淬火介質(zhì)的冷卻能力不同的淬火介質(zhì)其冷卻能力是不同的，對(duì)零件產(chǎn)生淬火裂紋的影響也有所不同。在實(shí)際生產(chǎn)中，還需考慮對(duì)介質(zhì)的4.馬氏體等溫淬火冷卻能力發(fā)生重大影響的因素，如介質(zhì)的溫度，攪拌程度，添加物等。六、防止淬火裂紋的其他 措施及時(shí)回火有許多淬火工件裂紋，不是在淬火冷卻過(guò)程中或冷卻之后立即發(fā)生的，而是當(dāng)工件從淬 火介質(zhì) 中取出后經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后出現(xiàn)，短則幾分鐘，長(zhǎng)則幾小時(shí)。一方面是在

36、室溫放置過(guò)程中繼續(xù)發(fā)生奧氏體 向馬氏體轉(zhuǎn)變，實(shí)際上是淬火過(guò)程的繼續(xù)。另一方面，工件中的淬火內(nèi)應(yīng)力，在室溫放置過(guò)程中會(huì)重新 分布，在應(yīng)力集中處也可能引起裂紋。將淬火工件及時(shí)回火，不僅可降低淬火內(nèi)應(yīng)力，而且可以提高鋼 的破斷抗力。因此及時(shí)回火，巳成為防止裂紋的有效措施。局部包扎為了減小形狀復(fù)雜工件薄壁處加熱時(shí)過(guò)熱，或在冷卻時(shí)過(guò)冷，工業(yè)生產(chǎn)中常用鐵皮或石棉繩等物包 扎的辦法來(lái)減緩薄壁處的加熱和冷卻速度，這也有利于防止淬火裂紋。七、其他熱處理裂紋的預(yù)防回火裂紋的預(yù)防1）回火加熱速度不能太快。2）工模具在熱處理前一定要將脫碳層切削凈，在淬火 過(guò)程中，要 采取措施，預(yù)防脫碳層產(chǎn)生。3）回火冷卻時(shí)采用緩冷。

37、一般零件回火后采用空冷，大零件 采用爐冷，特別是高速鋼制造的大型工模具，回火冷卻最好采用從回火溫度浸入MS點(diǎn)稍高的爐中，保 溫一段時(shí)間后再進(jìn)行空冷。冷處理裂紋的預(yù)防1）淬火工件涼透后再裝入低溫設(shè)備中。2）對(duì)形狀復(fù)雜，薄厚相差懸殊的工件，冷處理前，宜將細(xì)薄 部分用石棉包扎。3）冷處理后，待零件溫度回升至室溫后，立即進(jìn)行回火和時(shí)效。4）對(duì)形狀復(fù)雜的零件，淬火和冷卻到室溫后先在110130 C保溫3040min的預(yù)回火，然后再進(jìn)行深冷處理。磨削裂紋 磨削加工在機(jī)械制造行業(yè)中廣泛地被應(yīng)用，經(jīng)熱處理淬火的碳素工具鋼和滲碳淬火鋼零件，在 磨削時(shí)與磨削方向基本垂直的表面常常出現(xiàn)大量的較規(guī)則排列的裂紋一磨削裂

38、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(zhì)量。一、磨削裂紋的產(chǎn)生機(jī)理磨削裂紋的產(chǎn)生是磨削熱引起的，磨削時(shí)零件表面的溫度可能高達(dá)820 840 C或更高。淬火鋼的組織是馬氏體和一定數(shù)量的殘余奧氏體，處于膨脹狀態(tài)（未經(jīng)回火處理尤為嚴(yán)重）。如果將其表面快速加熱至100 C左右并迅速冷卻時(shí)，必然將產(chǎn)生收縮，這是第一次收縮。這種收 縮僅發(fā)生在表面，其基體仍處于膨脹狀態(tài)，從而使表面層承受拉應(yīng)力而產(chǎn)生微裂紋，這是第一種裂紋。 當(dāng)溫度升至300 C時(shí)，表面再次產(chǎn)生收縮，從而產(chǎn)生第二種裂紋。馬氏體的膨脹收縮隨著鋼中含碳量 的增加而增大，故碳素工具鋼和滲碳淬火鋼產(chǎn)生磨削裂紋尤為嚴(yán)淬火鋼中的殘余奧氏體

39、，在磨削時(shí)受磨削熱的影響即發(fā)生分解，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種新生的馬氏 體集中于表面，引起零件局部體積膨脹，加大了零件表面應(yīng)力，導(dǎo)致磨削應(yīng)力集中，繼續(xù)磨削則容易加速磨削裂紋的產(chǎn)生；此外，新生的馬氏體脆性較大，磨削也容易加 速磨削裂紋的產(chǎn)生。另一方面，在磨床上磨削工件時(shí)，對(duì)工件既是壓力，又是拉力，助長(zhǎng)了 磨削裂紋的形成。如果在磨削時(shí)冷卻不充分，則由于磨削而產(chǎn)生的熱量，足以使磨削表面薄層重新奧氏體化，隨后再次淬火成為淬火馬氏體。因而使表面層產(chǎn)生附加的組織應(yīng)力，再加上磨削所形 成的熱量使零件表面的溫度升高極快，這種組織應(yīng)力和熱應(yīng)力的迭加就可能導(dǎo)致磨削表面出現(xiàn)磨削裂 紋。二、磨削裂紋的特征 磨削裂紋與一般淬火裂紋明顯不同，磨削裂紋只發(fā)生在磨削面上，深度較淺， 且深度基本一致。較輕的磨削裂紋垂直于或接近垂直于磨削方向的平行線，且規(guī)則排列的條狀裂紋，這 是第一種裂紋。較嚴(yán)重的裂紋顯龜甲狀（封閉網(wǎng)絡(luò)狀），其深度大致為0.03-0.15mm。用酸腐蝕，裂紋 明顯易見。這是第二種裂紋。三、磨削裂紋的防止措施磨削工藝方面(1)