求教渗碳淬火后磨削过程中出现的剥离裂纹成因

wangxingguo644 · 发表于 2012-12-23 08:56:10

如题：请大家指教，20CrMnTi齿轮渗碳淬火后，在磨削过程中出现了近乎平行的微裂纹，并导致渗碳层出现剥落，原因和机理都是什么？谢谢

aaron01 · 发表于 2012-12-23 09:05:09

疑为磨削裂纹，进一步证实需要进行金相分析，查看表面残奥情况，是否有烧伤退火区，是否有淬火区。参考链接http://www.rclhome.net/forum.php ... page%3D2&page=3

dhzhou888 · 发表于 2012-12-23 13:51:24

这是磨削裂纹，磨削不当引起。但根本原因是热处理引起残余应力太大造成的。

tom · 发表于 2012-12-23 14:02:09

本帖最后由 tom 于 2012-12-23 14:06 编辑

锻造缺陷也会造成这种现象，热处理的话，是否存在回火不足（次数、时间）的现象。
周工说的磨削不当，是指磨削进给量、砂轮、冷却等几方面吧？

沧海一声笑 · 发表于 2012-12-23 15:39:10

如果在磨削过程中出现裂纹，并且会使渗层剥离，那么除了磨削工艺外，渗碳层的金相组织值得分析！！

wangxingguo644 · 发表于 2012-12-23 16:02:51

dhzhou888 发表于 2012-12-23 13:51

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这是磨削裂纹，磨削不当引起。但根本原因是热处理引起残余应力太大造成的。
...

那么再请问，避免或杜绝的措施呢？增加二次回火可以改善吗？还是从减少残奥的思路去解决呢？谢谢

dhzhou888 · 发表于 2012-12-23 16:09:03

wangxingguo644 发表于 2012-12-23 16:02

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那么再请问，避免或杜绝的措施呢？增加二次回火可以改善吗？还是从减少残奥的思路去解决呢？谢谢 ...

王工好！增加二次回火可以改善，还要磨削配合。

wangxingguo644 · 发表于 2012-12-23 16:16:26

dhzhou888 发表于 2012-12-23 16:09

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王工好！增加二次回火可以改善，还要磨削配合。

不好意思，再次讨教：磨削需要注意的是减小磨削量？改善磨削冷却条件？还是修整砂轮？那个因素占主导地位呢？谢谢

沧海一声笑 · 发表于 2012-12-23 16:18:18

wangxingguo644 发表于 2012-12-23 16:02

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那么再请问，避免或杜绝的措施呢？增加二次回火可以改善吗？还是从减少残奥的思路去解决呢？谢谢 ...

王工：不知你们有没有清洗机？？如果有清洗剂那么把有磨削裂纹的产品入清洗机90---95度的水煮处理，时间最好5----6小时，可以得到良好效果，不信你试试看！！

wangxingguo644 · 发表于 2012-12-23 16:24:09

我是增加了清洗过程，但与周工的清洗工艺比，温度还不够高，时间还不够长。需要进一步优化，谢谢。

沧海一声笑 · 发表于 2012-12-23 16:25:22

wangxingguo644 发表于 2012-12-23 16:24

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我是增加了清洗过程，但与周工的清洗工艺比，温度还不够高，时间还不够长。需要进一步优化，谢谢。 ...

如果有油槽，那么其作用也是相当的！

dhzhou888 · 发表于 2012-12-23 18:32:45

wangxingguo644 发表于 2012-12-23 16:16

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不好意思，再次讨教：磨削需要注意的是减小磨削量？改善磨削冷却条件？还是修整砂轮？那个因素占主导地位 ...

我认为3个因素都重要，具体哪个主导，建议让磨工给出答案。但你要告诉磨工，产生磨削裂纹的主要原因是热处理应力过大。

追求卓越 · 发表于 2012-12-23 18:45:04

wangxingguo644 发表于 2012-12-23 16:02

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那么再请问，避免或杜绝的措施呢？增加二次回火可以改善吗？还是从减少残奥的思路去解决呢？谢谢 ...

磨削裂纹书上介绍说是与磨削方向垂直，如果平行就不是磨削裂纹吗？一定要看一下磨削面是一次磨削还是横向有进给。如果横向有进给，更易造成磨削裂纹，这和操作工的习惯有关系。另外磨削的进给量到底是多少？磨削前的表面粗糙度如何？冷却介质、砂轮的软硬、棕刚玉还是白刚玉等均影响磨削热，任何一个细节的忽视都有可能造成磨削裂纹的出现。热处理方面，我认为只要渗碳体不超标，就不应该是热处理的问题

追求卓越 · 发表于 2012-12-23 18:46:48

dhzhou888 发表于 2012-12-23 16:09

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王工好！增加二次回火可以改善，还要磨削配合。

坦白讲，效果非常有限！解决问题一定要抓主要矛盾。

cnszgong · 发表于 2012-12-23 18:47:49

一、磨削裂纹的产生机理
　　磨削裂纹的产生是磨削热河循环应力引起的，磨削时零件表面的温度可能高达820～840℃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℃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微裂纹，以及磨粒刮出的微裂纹，这是第一种裂纹。当温度升至300℃时，表面再次产生收缩，从而产生第二种裂纹。后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。残余奥氏体在磨粒的高速挤压摩擦热达到淬火温度冷却形成马氏体，由于周围是冷态的压应力，热态的马氏体被压缩，随后的高速冷却又将产生收缩，产生拉应力，此新生马氏体随即开裂。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磨削裂纹尤为严重。
　　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，逐渐转变为马氏体，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，在磨床上磨削工件时，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，这种组织应力和热应力的迭加就可能导致磨削表面出现磨削裂纹。后续的循环应力将为裂纹扩展开来形成宏观裂纹。
　　二、磨削裂纹的特征
　　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，且规则排列的条状裂纹，这是第一种裂纹。较严重的裂纹显龟甲状(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。
　　三、磨削裂纹的防止措施
　　磨削工艺方面
　　(1)磨削裂纹的产生是因为磨削热所致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。一般所采用的湿磨法，无论如何注入切削液，切削液都不可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，同时切削液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。
　　(2)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，不能采用此法，因而受到一定的限制。(3)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)。分开两台磨床进行粗磨和精磨，这是一种比较理想的方法。
　　(4)刚出炉的工件，必须待工件自然冷却后(冷却到常温)才能进行磨削。如果在时间允许的情况下，最好让工件自然时效1～2个月，消除应力后再进行磨削，这也会收到很好的效果。
　　(5)选用粒度较为锋利的砂轮，PA36～46K，及时清除砂轮表面积屑，减少背吃刀量，增加走刀(磨削)次数，减小工作台速度，取<=1～2m/min，也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
　　热处理方面
　　从以上分析知道，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，有应力存在，要减少和消除这种应力，应进行去应力回火即淬火后应马上进行回火处理。
　　第一种磨削裂纹是工件在快速加热至100℃左右，并迅速冷却而产生的。所以，为防止这第一种磨削裂纹，工件应在150～200℃左右回火。第二种磨削裂纹是工件在磨削中继续升温至300℃时，表面再次产生收缩而产生的。所以，为防止这第二种磨削裂纹，则应将工件在300℃左右回火。回火时间必须在4h以上，应该注意工件在300℃回火时会使工件硬度下降，有时不宜采用。
　　有时经过一次回火后仍可能产生磨削裂纹，这时可以进行二次回火或人工时效，这个方法非常有效。
　　如果零件硬度要求不高，而零件外观表面要求较高时，可以将回火温度提高到400℃以上回火，即调质处理，这时零件表面不会再出现磨削裂纹现象。
　　在零件材质方面
　　当零件硬度要求较高而不能在300℃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含碳量的增加而增大，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较高时，便不能选用碳素工具钢和渗碳淬火钢，而应选用诸如lCrl3、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，在时间上不允许自然时效l～2个月(出炉后的零件)；或者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；或者由于车间工人环境清洁优美，也不便于采用干磨法等。这时只能在零件材质上考虑，只能选用含碳量低的lCrl3、40Cr等钢种，而不可能选用T8以上的碳素工具钢或渗碳淬火钢。
　　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，我们便可以有效地防止磨削裂纹的产生。

霜月 · 发表于 2012-12-24 21:23:34

沧海一声笑发表于 2012-12-23 16:18

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王工：不知你们有没有清洗机？？如果有清洗剂那么把有磨削裂纹的产品入清洗机90---95度的水煮处理，时间 ...

请问周工：是把磨削后的产品放入清洗机中90---95度的水里进行水煮处理吗？

霜月 · 发表于 2012-12-24 21:28:25

wangxingguo644 发表于 2012-12-23 16:16

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不好意思，再次讨教：磨削需要注意的是减小磨削量？改善磨削冷却条件？还是修整砂轮？那个因素占主导地位 ...

减小磨削量和磨削进给量，磨削后立即放入烘箱内都有一些效果。
增加二次回火的效果比较明显，前提是金相组织合格，没有过多的残奥和碳化物。

沧桑岁月 · 发表于 2012-12-28 15:50:34

看看扩散时间是否合理。

wangxingguo644 · 发表于 2012-12-29 22:29:25

霜月发表于 2012-12-24 21:28

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减小磨削量和磨削进给量，磨削后立即放入烘箱内都有一些效果。
增加二次回火的效果比较明显，前提是金相 ...

感谢大姐等各位高工的指点。

落水残阳 · 发表于 2012-12-29 22:34:11

图片呢？有时候图片很有说服力的，也很明了

落水残阳 · 发表于 2012-12-29 22:41:22

沧海一声笑发表于 2012-12-23 16:18

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王工：不知你们有没有清洗机？？如果有清洗剂那么把有磨削裂纹的产品入清洗机90---95度的水煮处理，时间 ...

周工，水煮之后磨削裂纹会愈合么？是的话就太好了。哈哈

sallyeyey · 发表于 2013-1-4 13:22:50

本帖最后由 sallyeyey 于 2013-1-4 20:22 编辑

我们公司也出现几次磨削裂纹的情况，个人认为可以从一下几个方面着手：
1、增加磨削过程的冷却
2、降低磨削进给量、降低磨削速度
3、调整渗碳工艺，减少残余奥氏体含量，同时适当提高回火温度、延长回火时间

沧海一声笑 · 发表于 2013-1-4 19:33:43

落水残阳发表于 2012-12-29 22:41

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周工，水煮之后磨削裂纹会愈合么？是的话就太好了。哈哈

这个方法只适合没有磨裂的产品，如果已经产生裂纹那么再煮都没用了！！

霜月 · 发表于 2013-1-4 22:06:03

sallyeyey 发表于 2013-1-4 13:22

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我们公司也出现几次磨削裂纹的情况，个人认为可以从一下几个方面着手：
1、增加磨削过程的冷却
2、降低磨削 ...

我试过提高回火温度以及延长回火时间，对磨裂没有效果。

cnszgong · 发表于 2013-1-4 22:57:28

sallyeyey 发表于 2013-1-4 13:22

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我们公司也出现几次磨削裂纹的情况，个人认为可以从一下几个方面着手：
1、增加磨削过程的冷却
2、降低磨削 ...

增加磨削过程的冷却这个还要看具体情况吧。如果过度的增加冷却、也有可能会造成裂纹的。呵呵

南来北往 · 发表于 2013-1-5 09:14:22

我所遇到过的磨削裂纹有很多次了，可以说都是磨削造成的，也遇到过曲轴表面的一条径向裂纹的情况。
其中多为进刀太大造成，也有换砂轮就好的，最想不到的是曲轴表面的一条径向裂纹的情况是由于磨床用的冷却液竟然是亚硝酸钠水溶液，换成乳化液就好了。现在有N多的磨床在用这个，同行们要注意，
金相合格，组织合格，硬度合格，回火没有忘，就基本上不用怀疑自己了。

小朱 · 发表于 2014-3-1 20:07:01

霜月发表于 2013-1-4 22:06
我试过提高回火温度以及延长回火时间，对磨裂没有效果。

适当提高回火温度和回火次数可以减少磨裂的敏感性，冬季史工要求我们大工件都回火多次

小朱 · 发表于 2014-3-1 20:08:29

sallyeyey 发表于 2013-1-4 13:22
我们公司也出现几次磨削裂纹的情况，个人认为可以从一下几个方面着手：
1、增加磨削过程的冷却
2、降低磨削 ...

回火次数也可以增加

小朱 · 发表于 2014-3-1 20:09:24

霜月发表于 2012-12-24 21:28
减小磨削量和磨削进给量，磨削后立即放入烘箱内都有一些效果。
增加二次回火的效果比较明显，前提是金相 ...

如果可能的话，增加深冷设备也是不错的选择

小朱 · 发表于 2014-3-1 20:14:30

沧海一声笑发表于 2012-12-23 16:18
王工：不知你们有没有清洗机？？如果有清洗剂那么把有磨削裂纹的产品入清洗机90---95度的水煮处理，时间 ...

难道煮一下能把已经磨裂的产品煮的裂纹愈合

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