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[讨论] 渗碳层粗磨后龟裂问题

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该用户从未签到

发表于 2012-12-20 21:13:52 来自手机 | 显示全部楼层
北京中仪天信科技有限公司
结果专业检测机构检测鉴定,此裂纹是磨削裂纹。就是找到突破点了,感谢大家的友情提示。
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该用户从未签到

 楼主| 发表于 2012-12-18 20:43:49 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
20cr渗碳后,在平面磨削过程中发现零件表面出现了密密麻麻的龟裂裂纹,请教大家该如何下手啊?
       1.原材料?
2.热处理?渗碳层质量有评价指标吗?
       3.磨削参数?裂纹方向与磨削方向垂直分布。
       还有其他什么好点子?

签到天数: 531 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2012-12-18 20:54:36 | 显示全部楼层
 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。

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签到天数: 916 天

[LV.10]以坛为家III

发表于 2012-12-18 20:58:32 | 显示全部楼层
2和3是主要因素---------------------------------
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[LV.4]偶尔看看III

发表于 2012-12-19 09:01:11 | 显示全部楼层
楼主,这个时候出现磨削裂纹的主要原因的最近天气冷了,冷却液温度太低,磨削过程中工件表面温度较高,表面形成类似于细小的淬火裂纹,改善方法就是调高冷却液的温度,你可以试一下,在冷却液里加个加热棒什么的,提高一下冷却液的温度就可以解决了。这样的问题经常会出现在初冬季节,是个季节性的问题,没年的这个时候都应该提防一下。
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