磨削裂纹产生的原因是磨削力过大

磨床磨削裂纹的产生原因分析与对策分析磨削裂纹的产生原因，与磨削前各加工过程所产生的缺陷，如材料表层中存在网状碳化物、非金属夹杂、组织疏松、成分偏析、晶界上的淬火变形等有关；裂纹通常与烧伤同时出现。

当工件表层的残余拉应力超过材料的抗拉强度时，就会产生磨削裂纹。

磨削裂纹的产生原因和减小磨削裂纹的方法如下：1、正确选用砂轮，例如可采用颗粒较粗、较软、组织较疏松的砂轮；保证修整后砂轮的锋利。

2、保证磨削时的冷却条件，设法使冷却液能有效地渗透到工件的磨削区中。

3、合理选择磨削用量，例如提高工件的转速，采用较小的径向进给量等。

磨削时如果磨削工艺参数选择或操作不当，工件表面温度达到150~200度时表面因马氏体分解，体积缩小，而中心马氏体不收缩，使表层承受拉应力而开裂，产生的裂纹会与磨削方向垂直，裂纹相互平行。

当磨削温度在200度以上时，表面由于产生索氏体或托氏体，这时表层发生体积收缩，而中心则不收缩，使表层拉应力超过脆断抗力而出现龟裂现象。

4、工件表面渗层碳浓度过高，会使工件表面产生过多的残余奥氏体．从而容易导致产生烧伤和裂纹。

因此，表面碳浓度增加，则降低了磨削性能，一般表面碳浓度应控制在0.75％-0.95％范围以内。

5、碳化物分布应均匀，粒度平均直径不大于0.001m；碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布，不允许有网状或角状碳化物。

6、热处理时．表面或环境保护不当会产生表面氧化，这样在工件上就会产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热，从而造成表面回火，工件磨削时容易出现裂纹。

7、如果冷却不充分，磨削时零件表面温度有时可能高达820~840度或更高，则由于磨削形成的热量足以使表面薄层重新奥氏体化，并再次淬火而形成淬火马氏体，表面形成二次淬火的金相组织。

此外，磨削形成的热量使零件表面温度升高极快，这种组织应力和热应力导致磨削表面出现磨削裂纹。

8、使用金刚滚轮修整砂轮的内滚道磨床加工的零件有裂纹，还与配置的金刚滚转速、转向、金刚石的粒度、磨损情况、修砂轮时电主轴的转速、修砂轮时与滚轮磨合停留的时间等因素有关。

磨削裂纹产生的原因及措施淬火工件磨削加工过程中，磨削部位容易产生浅、细长、肉眼几乎无法辨别的磨削裂纹，常见的磨削裂纹有三种形状：龟裂或网状裂纹、直线状和弧状。

磨削裂纹产生的原因是：1、热处理热处理过程中，淬火温度高，产生过热组织；回火不充分，存在较大的内应力和较多的残余奥氏体；渗碳件渗碳层中的网状碳化物析出严重等，造成工件在后续磨削过程中产生磨削裂纹。

2、冷却磨削过程中，工件表面瞬间温度高达820℃，冷却不充分时，磨削产生的热量会使磨削表面薄层重新奥氏体化，随后在自身基体的激冷作用下，再次淬火为马氏体，表面层产生附加的组织应力，磨削是交替重复过程，累计的拉应力超过工件表面抗拉强度时，会产生龟裂或网状裂纹。

3、磨削过程中进刀量过大磨削进刀量太大，温度剧烈升高，表层达到约300℃左右，则发生第二次收缩，产生第二种磨削裂纹；与磨削方向基本垂直的、有规则排列条状裂纹。

如果局部严重磨削烧伤出现，则产生弧形裂纹。

4、磨料选择砂轮磨料种类有刚玉、碳化硅、金刚石、氮化硼等，当选择的与工件不匹配时，会产生裂纹。

磨削裂纹的控制措施是：1、正确操作热处理时严格按工艺规程操作；建立磨削加工操作规程，严格控制磨削进刀量，磨削时冷却充分；操作正应注意工作经验的总结。

2、砂轮选择1）尽可能选用锋利的砂轮，切削速度快，磨削效率高，磨削表面不易过热。

2）正确选择砂轮结构和硬度级别，以获得自由磨削效应。

3）陶瓷和金属作粘结剂的砂轮，适用于磨削热较高的场合；树脂粘结砂轮，适用磨削热较小的场合。

脆性较大的粘结剂，磨粒容易脱落，有利于使砂轮保持锐利状态。

4）SiC磨料磨削钢和铁基耐热合金时，产生强烈的化学磨损，刚玉类磨料磨削钢时无此反应。

相反，刚玉类磨料磨削玻璃、硅酸盐类陶瓷涂层时，会产生强烈的化学反应，SiC磨料无此反应。

3、如果已产生磨削裂纹，如果未超过加工余量，可进行多次低温回火，去除磨削应力，再按正确的磨削加工方法加工，磨去裂纹深度进行挽救。

齿轮磨削裂纹的产生原因及防止措施作者：覃发伟来源：《中国科技博览》2013年第09期[摘要]分析了磨削裂纹产生的原因，针对此原因，作者从喷丸强化工艺、磨削工艺、材料及热處理等方面进行分析，提出了防止磨削裂纹产生的措施。

[关键词]磨削裂纹；磨削热；磨削工艺；热处理中图分类号：TG580.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）09-0019-010 引言随着煤炭工业技术的发展，对煤矿机械中传动齿轮的承载能力、寿命、精度、齿面粗糙度、啮合噪音等方面提出更高的要求，因此越来越多地采用了硬齿面齿轮。

对于重载大功率、高精度要求的齿轮必须有较高的芯部强度和高的表面硬度，因此通常采用渗碳淬火处理的工艺方法来提高齿轮的芯部强度和高的表面硬度，从而提高其承载能力。

齿轮经过渗碳淬火后不可避免地要产生变形，且精度下降2-3级，因此对于高精度的齿轮，热处理后常用磨齿提高其加工精度。

然而，在磨削过程中常产生磨削裂纹，裂纹问题己严重困扰生产的顺利进行，如何消除磨削裂纹是摆在工程技术人员面前的技术难题。

1 磨削裂纹的产生原因磨削裂纹是指发生在磨削面上、深度较浅、并且深度基本一致、方向垂直于齿向、即垂直于砂轮往复运动的方向、规则排列的条状裂纹，用肉眼便可观察到，磨削裂纹产生的根本原因是磨削热。

齿轮在渗碳过程中，其渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物，由于这些物质硬度极高，在磨削过程中，砂轮和齿面接触的瞬间，磨削区的温度很高，可能出现局部过热倾向和发生表面回火，使金相组织发生变化。

不同的金相组织比容不同，马氏体比容最大，奥氏体比容最小。

如磨削淬火钢时，表层出现回火组织，则表层金属比容减小，体积收缩受基部金属阻碍，表层产生残余拉应力。

若表层产生二次淬火层，残余奥氏体转变为马氏体，比容增大，体积膨胀受阻，就形成表面压应力，而里层则产生残余拉应力。

在传统的磨削方法中，切削液并不能完全达到磨削区，即冷却并不是很充分，在这种情况下，表面层不会产生二次回火，热塑性变形占主导地位，故磨削后表面产生残余拉应力，而正是由于这种残余拉应力的存在，引起微裂纹，降低其疲劳强度，大大影响了齿轮的使用性能。

磨床磨削裂纹的产生原因分析与对策分析磨削裂纹的产生原因，与磨削前各加工过程所产生的缺陷，如材料表层中存在网状碳化物、非金属夹杂、组织疏松、成分偏析、晶界上的淬火变形等有关；裂纹通常与烧伤同时出现。

当工件表层的残余拉应力超过材料的抗拉强度时，就会产生磨削裂纹。

磨削裂纹的产生原因和减小磨削裂纹的方法如下：1、正确选用砂轮，例如可采用颗粒较粗、较软、组织较疏松的砂轮；保证修整后砂轮的锋利。

2、保证磨削时的冷却条件，设法使冷却液能有效地渗透到工件的磨削区中。

3、合理选择磨削用量，例如提高工件的转速，采用较小的径向进给量等。

磨削时如果磨削工艺参数选择或操作不当，工件表面温度达到150~200度时表面因马氏体分解，体积缩小，而中心马氏体不收缩，使表层承受拉应力而开裂，产生的裂纹会与磨削方向垂直，裂纹相互平行。

当磨削温度在200度以上时，表面由于产生索氏体或托氏体，这时表层发生体积收缩，而中心则不收缩，使表层拉应力超过脆断抗力而出现龟裂现象。

4、工件表面渗层碳浓度过高，会使工件表面产生过多的残余奥氏体．从而容易导致产生烧伤和裂纹。

因此，表面碳浓度增加，则降低了磨削性能，一般表面碳浓度应控制在0.75％-0.95％范围以内。

5、碳化物分布应均匀，粒度平均直径不大于0.001m；碳化物形态应为球状、粉状或细点状沿网分布，不允许有网状或角状碳化物。

6、热处理时．表面或环境保护不当会产生表面氧化，这样在工件上就会产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载或过热，从而造成表面回火，工件磨削时容易出现裂纹。

7、如果冷却不充分，磨削时零件表面温度有时可能高达820~840度或更高，则由于磨削形成的热量足以使表面薄层重新奥氏体化，并再次淬火而形成淬火马氏体，表面形成二次淬火的金相组织。

此外，磨削形成的热量使零件表面温度升高极快，这种组织应力和热应力导致磨削表面出现磨削裂纹。

8、使用金刚滚轮修整砂轮的内滚道磨床加工的零件有裂纹，还与配置的金刚滚转速、转向、金刚石的粒度、磨损情况、修砂轮时电主轴的转速、修砂轮时与滚轮磨合停留的时间等因素有关。

磨削裂纹产生的原因是磨削力过大、冷却不充分，工件表面温度过高，而导致工件表面烧伤或产生淬火组织，并以下参数选择有关：1.与砂轮的选择有关，渗碳淬火件宜采用硬度较的的磨轮。

可选用棕刚玉砂轮，粒度为80-100，硬度为K-M，陶瓷5-6粘结剂。

2.冷却必须充分。

3.进刀量应尽量小，一般一次磨量不宜超过0.02mm(单边)。

磨削裂纹有两类：一类是磨削热使工件温度升高至180℃左右（与回火第一阶段相对应），裂纹与磨削进给方向垂直且呈平行线状，这种裂纹叫做第一类磨削裂纹；另一类是磨削热使工件温度升高到250～300℃左右（与回火第二阶段相对应），裂纹呈网状，这种裂纹叫做第二类磨削裂纹。

检查磨削裂纹可以利用热酸蚀法，这时的显微组织为屈氏体或索氏体。

磨削热是在砂轮与钢的接触和挤压摩擦条件下产生的，因此，砂轮的种类和粒度以及钢种均对磨削热产生影响。

钢件硬度越高，硬质碳化物数量越多或导热系数越低，越易产生较多的磨削热而使工件温度升高。

含碳量高且含有铬和钼的合金钢也易产生大量的磨削热使工件温度升高。

①材料缺陷：材料本身存在严重的非金属夹杂物（如硫和磷）和碳化物偏析等内部缺陷（一般不超过2.5级）。

例如，硫在钢中以FeS的形式存在，FeS与Fe形成易溶共晶体，其中熔点为985℃，分布与晶界。

由于材料局部含硫较多，具有热脆性，当高温淬火时，由于材料热应力和组织应力的变化，则会因这种热脆性而导致开裂。

②碳和合金元素的影响。

淬火马氏体是碳在a铁中的过饱和固溶体，过高的碳量增加了马氏体组织中碳的过饱和度，增大了马氏体组织应力，降低了组织的塑性，导致淬火层脆性增加，引起工件开裂。

试验证明，含碳量不同的材质所制成的试样，经表面淬火后出现以下情况：含碳量0.54~0.46%的50MnSi和5CrMnMo。

裂纹敏感性较强，棱角、尖角几乎都有裂纹；含碳量0.45~0.46%的50钢和50Mn要好些，但也有少量裂纹，而含碳量0.38~0.45%的40Cr和42CrMo的试样，经一次淬火均未发现裂纹，仅在重复淬火时才出现裂纹。

砂轮磨削出现裂纹的原因
砂轮磨削出现裂纹的原因可能包括以下几个方面：
1. 过度受热：在高速旋转过程中，砂轮的摩擦会产生大量的热量，如果不能及时散热，砂轮就会过热，导致内部的结构发生改变，从而产生裂纹。

2. 砂轮质量问题：如果砂轮的质量不过关，材料不均匀或者存在内部缺陷，就容易在使用过程中出现裂纹。

3. 使用过度：砂轮的寿命是有限的，如果过度使用或者使用强度过大，砂轮就会承受过大的力量，从而导致裂纹的出现。

4. 不当使用：如果使用砂轮时，施加的力量不均匀或者施力方向不正，就容易导致砂轮承受不均匀的力量，从而引发裂纹。

5. 砂轮装配不当：如果砂轮安装时未正确安装或者固定牢固，就容易在使用过程中发生晃动或者偏移，从而导致砂轮产生裂纹。

6. 砂轮敲击：如果砂轮在使用过程中受到硬物的敲击或者撞击，就容易引发裂纹的产生。

以上是一些可能导致砂轮磨削出现裂纹的原因，使用砂轮时应注意避免以上情况的发生，确保砂轮的正常使用和寿命。

2018年 第7期热加工H热处理eatTreatment59蜗杆是机床回转部件中的重要零件，工作时蜗杆螺旋表面与蜗轮齿面相对滑动，容易发生磨损，因此蜗杆常用渗碳钢经渗碳淬火处理，以获得较高的硬度，防止蜗杆螺旋表面发生磨损。

蜗杆类零件的精度要求很高，加工工艺复杂、工序长，如在加工过程中出现问题，将造成重大损失。

我公司一种蜗杆零件在磨削加工时出现磨削裂纹，导致零件报废，严重影响了生产进度。

1. 蜗杆材料及主要工艺流程此蜗杆材料为20CrMnTiH ，形状如图1所示，热处理要求为渗碳淬火，渗碳层深1.1～ 1.5m m ，淬火后表面硬度58HRC 。

蜗杆加工工艺流程：下料→锻造→正火→粗车→除应力→精车→渗碳→螺纹处去碳→淬火→粗磨→无损检测→时效→精磨。

热处理过程：锻件正火→渗碳→淬火→低温回火→矫直→除蜗杆类零件磨削裂纹及对策■ 贾云峰摘要：20CrMnTiH 钢制蜗杆经渗碳淬火后磨削时发现裂纹，经分析认为，淬火温度偏高，淬火后残留奥氏体较多，在回火不充分时，在磨削热的影响下残留奥氏体发生转变，产生较大内应力，导致磨削时形成裂纹。

通过增加回火时间、增加冰冷定性，可有效解决这一现象。

关键词：蜗杆；磨削；裂纹；残留奥氏体扫码了解更多应力→低温时效。

热处理工艺过程曲线如图2所示。

渗碳淬火后，经检验碳化物1级，渗碳层深1.32mm ，表面硬度59～60HRC 。

2. 裂纹现象描述粗磨后蜗杆齿面出现磨削裂纹，裂纹极细，直线状，深度较浅，形态为通常所说的“发纹”，裂纹不平行，呈散射线状，如图3所示。

3. 磨削裂纹产生原因分析磨削裂纹与一般淬火裂纹明显不同，淬火裂纹粗而深，数量少；磨削裂纹只发生在磨削面上，数量较多，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呈条状裂纹。

此蜗杆齿面是螺旋状曲面，磨削方向如图3中箭头所图 1图 22018年 第7期 热加工H热处理eatTreatment60示，裂纹垂直于磨削方向，符合磨削裂纹的特征。

平面磨削产生的磨削裂纹(黑色碎点)，并不是突然裂天形成的，而是零星地出现于工件表面。

虽说磨削裂纹，但新手还是难以辨别的。

用特殊药品处理的磨削液裂纹并不深，一般深度只有0.05~0.25mm。

磨削裂纹产生的原因可能有以下几种：工件有表层内应力超过了断裂的极限，即工件因为以前加工磨削或热处理而在表层部分残留有机械应力和热应力。

由于磨削时磨掉了这部分刚刚好能保持平衡的应力，导致其残余应力超过了工件的强度，由些便产生了磨削裂纹。

在所有原因中，“由磨削产生裂纹”是问题的关键所在。

最大的问题就是磨削热产生的应力。

因为磨削热，工件表面的局部温度迅速上升，这个部分会进行回火或者其他热处理。

由于内部结构的变化和表面的收缩，而在拉应力的作用下产生了裂纹。

1、砂轮的进给量和残余应力之间关系的例子。

①拉应力随着砂轮的进给力量的增加会逐渐变大，慢慢接近工件材料的抗拉强度。

一旦超过工件材料的抗拉强度时便会产生裂纹。

②压应力不会变化太大，因为刻度和实验条件的不同所以无法进行比较，但是几乎不变的是背吃刀量为0.05mm的时候，残留的拉应力最大，即使切得再深残留拉应力也不会大太大了。

一般认为这是磨粒落的缘故。

2、通过改变砂轮的进给量，测量磨削后残余应力的一个例子。

①砂轮的进给量越大，残余应力存在的深度越深。

②表面的残余应力作为拉应力在作用磨削方向的同时，还可以以压力的形式作用于磨削方向的垂直方向，而且向内部越深，应力便会急剧减少。

③作用于沿磨削方向和垂直方向时，先变成压应力而后突然变成与磨削方向一致的拉应力。

当达到最大值时逐渐减少，最终成为微小的压应力。

砂轮的硬度和残留拉就力的关系，硬度在G、H、I、J之间，硬度越高，残留的残余应力也就越大。

砂轮的速度(圆周速度)对残余应力的影响。

转速(圆周速度)一旦超过去1500m/min，残余应力就会急剧加大。

此外，因为工件的材料不同也有易发生磨削裂纹和不易发生磨削裂纹的差别。

渗碳淬火齿轮磨削裂纹产生原因及预防方法摘要：针对20CrMnTi渗碳淬火齿轮在磨齿过程中容易产生磨削裂纹而报废的现象，通过对其热处理过程中的组织变化，表层应力的消除方法，机加工过程中的磨削参数选择、砂轮的选择、磨削液的选择等进行分析,提出了防止磨削裂纹产生的措施.关键字:魔削裂纹磨削热组织结构磨削条件矿山机械上使用的重载齿轮的制造关键在于如何提高其承载能力及表面耐磨性,而采用高精度、硬齿面、齿廓和齿形修形的齿轮是提高齿轮承载能力及表面耐磨性的有效措施。

磨齿是有可能使上述措施同时实现的重要工艺手段。

在磨齿轮工艺中长期存在一个严重问题-裂纹,磨削裂纹是指发生在磨削面上,深度较浅,并且深度基本一致,方向垂直于齿向,即垂直于砂轮往复运动的方向,规则排列的条状裂纹,用肉眼便可观察到。

对渗碳淬火钢齿轮磨削裂纹的产生原因及防治措施进行研究十分必要。

一、裂纹产生的原因及防止其产生的有效措施1.1 裂纹产生的原因(1)齿轮热处理的质量是造成磨裂的内在因素磨削裂纹产生的根本原因是磨削热。

齿轮在渗碳过程中,其渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。

由于各物质硬度都极高,在磨削过程中,砂轮和齿面接触的瞬间,磨削区的温度很高,可能出现局部过热倾向和发生表面回火,使金相组织发生变化。

渗碳淬火齿轮，因磨削裂纹而报废在许多工厂都有发生，有时甚至很严重。

几年来国家重点工程仪征涤纶设备制造中，有较大批量精度要求高的渗碳淬火齿轮需加工，解决磨齿裂纹成为生产关键。

为此我厂组织冷、热工艺及测试人员共同攻关，并参阅有关文献经过多次试验，对磨裂的原因有了初步理性认识并采取了相应的工艺改进措施，终于解决了。

根据俄罗斯学者试验,当砂轮速度v=18mPs,磨削深度t=0.05mm时,磨削区的温度达900～1100℃,所以渗碳淬硬的齿面在磨削时,表面一薄层内的回火马氏体组织变成了较高温度(300℃以上)回火组织。

马氏体析出碳化物,残留奥氏体进一步分解为回火马氏体或回火屈氏体,在随后的冷却过程中不再发生组织变化。

机械加工中的刀具磨损与开裂分析机械加工是一项重要的制造技术，它涉及到材料的切削和加工，而刀具则是机械加工中的核心工具。

然而，在机械加工过程中，刀具不可避免地会出现磨损和开裂的问题，这对加工质量和刀具寿命都会产生一定的影响。

因此，对刀具磨损和开裂的分析十分重要。

首先，我们来讨论刀具磨损的问题。

刀具磨损是指刀具表面的材料被磨掉或烧蚀的现象。

机械加工中的切削过程往往会产生大量的摩擦和热量，这就造成了刀具表面材料的磨损。

刀具磨损的主要原因有以下几点。

首先是切削力的影响。

在切削过程中，刀具需要承受巨大的切削力，而这种力会导致刀具表面的材料疲劳和磨损。

尤其是在高速切削中，刀具磨损会更加明显。

其次是材料的选择。

不同的材料有不同的硬度和强度，而这些性质对刀具的磨损程度有很大的影响。

合适的刀具材料可以提高其抗磨损性能，延长其使用寿命。

再次是切削条件的合理性。

切削速度、进给量、切削深度等切削条件会直接影响刀具磨损的程度。

如果切削速度过快或者切削深度过大，都会导致刀具的过度磨损。

最后是刀具的使用和维护。

如果使用不当或者缺乏有效的维护，刀具的寿命会大大缩短。

因此，正确的刀具选择和使用方法、以及定期的维护保养是减少刀具磨损的重要策略。

接下来，我们将讨论刀具的开裂问题。

刀具的开裂是指刀具表面出现裂纹或断裂现象。

刀具开裂的主要原因有以下几点。

首先是刀具的强度不足。

刀具在高速和高温的工作环境下要承受巨大的载荷，如果刀具的强度不够，就容易发生开裂。

其次是刀具的设计缺陷。

刀具的设计包括结构和材料的选择，如果设计不合理或者材料不适合，刀具容易出现开裂问题。

再次是切削温度过高。

在高速切削中，摩擦会产生大量的热量，如果不能有效地散热，刀具会因温度过高而出现开裂。

最后是刀具的使用环境。

刀具在工作时会受到不同的工艺条件和外部环境的影响，例如湿度、酸碱性等，这些因素也会导致刀具的开裂。

要解决刀具磨损和开裂问题，我们可以从以下几个方面入手。

首先是选择合适的刀具材料。

徐州科源液压股份有限公司生产的合金钢齿轮，表层经渗碳淬火硬化后，在磨齿轮端面时发现裂纹、剥落及烧伤痕迹。

根据齿轮渗碳层金相组织的显微分析，可以看出组织为马氏体、残余奥氏体和碳化物。

其中，残余奥氏体含量（体积分数）约在30%，碳化物级别为3级。

按照《JB/T6141.3-1992重载齿轮渗碳金相检验》标准评判，此金相组织为4级，残余奥氏体含量较高，致使磨削时组织转变量较多，表面应力较大，存在磨削裂纹潜在危险。

1显微组织观察与显微硬度测试1.1显微组织分析根据齿轮心部的显微分析，看到组织为板条状马氏体。

根据表面组织的显微分析，可以看出磨削平面表层为一较薄的亮层，次表层为颜色较暗的回火层。

再往里才过渡到低温回火处理的正常组织。

组织分布说明，零件磨削过程中，表层已被加热到奥氏体温度，因未经回火，质地坚硬，难以腐蚀，故在金相试样上呈白亮层。

白亮层为二次淬火形成的马氏体组织。

该组织的形成是由于磨削区磨削进给量非常大或冷却不足时，磨削区的温度非常高，达到了奥氏体化临界温度以上，随后冷却时形成了淬火马氏体组织。

此时，组织变化造成体积比随之变化，产生了压应力。

次表层温度虽也较高，但在相变温度下却高于低温回火温度，故在磨削过程中继续回火转变，成为回火索氏体和回火屈氏体。

该组织容易接受腐蚀，在金相试样上呈暗黑色，受磨削热的影响，温度可达到200～500℃，致使残留奥氏体转变生成马氏体。

这一转变使体积比增大，在工件内部产生相变应力，再加上砂轮磨削工件时所造成的撕裂应力，造成磨削裂纹。

1.2硬度及渗碳层深度检测切割制样，对截面试样进行硬度检测，即在垂直于磨削平面的深度上测其显微硬度。

根据测量结果，表面白亮层硬度很高；次层的低硬度与回火温度相对应；往内部的低温回火过渡时，硬度却又升高，并在一定深度范围内保持一定值；直到超过渗碳层后，硬度值逐渐下降。

金相法测得渗碳层深1.2～1.4mm ，符合技术要求。

1.3裂纹微观形貌磨削裂纹断面清洁而无氧化色，呈脆性形态的断口形貌。

2012年1月内蒙古科技与经济Januar y 2012　第2期总第252期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .2T o tal N o .252传动齿轮磨削裂纹原因分析X蔡　红(内蒙古第一机械集团有限公司,内蒙古包头　014030) 摘　要:本文对车辆传动齿轮开裂件进行宏观分析、硬度检测、化学成分分析、显微组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其裂纹形成原因提出分析意见及改进措施。

解剖分析结果表明,零件在磨削过程中受到了过大的磨削力作用和磨削热作用,使表层发生塑性变形及相变,造成拉应力状态,导致裂纹源产生,形成表面磨削裂纹。

关键词:齿轮;磨削;裂纹 中图分类号:T G 580.6 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)02—0140—03 齿轮是车辆传动操纵系统的关键零部件,主要承受接触应力、摩擦力、冲击应力等,用低碳合金结构钢制造,主要工艺流程为:原材料→渗碳淬火回火→磨外圆、端面→装配→使用。

生产中准备装配时发现两件齿轮在右端面(靠近长轴的齿轮端面)上有细小裂纹,造成零件失效报废,影响生产和质量。

为查明裂纹产生原因,笔者选取其中较典型的一件开裂件解剖分析,对其进行宏观观察、化学成分分析、硬度检测分析、金相组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其开裂原因提出分析意见及改进措施。

1　实验结果1.1　宏观分析开裂件宏观形貌及裂纹位置见图1所示,该零件所发现裂纹非常细小,肉眼不易分辨,在HiroxKH -3000三维视频显微系统(美国)下观察,这些细小条状裂纹均在齿轮右端面(齿轮长轴一侧)上,裂纹宏观形貌见图2,径向分布,排列较有规则,呈细小、聚集、断续串接特征,垂直于磨削方向,裂纹长度约1mm ～7m m ,多达上百条,部分裂纹已呈网状分布。

图1　开裂齿轮宏观形貌及裂纹位置・140・X收稿日期:2011-11-25作者简介:蔡红(1968—),女,内蒙古一机集团车辆工程研究院理化室工作,高级工程师,从事金相分析、失效分析及热处理工作二十余年,本项目来源于生产实际。

2012年1月内蒙古科技与经济Januar y 2012　第2期总第252期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .2T o tal N o .252传动齿轮磨削裂纹原因分析X蔡　红(内蒙古第一机械集团有限公司,内蒙古包头　014030) 摘　要:本文对车辆传动齿轮开裂件进行宏观分析、硬度检测、化学成分分析、显微组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其裂纹形成原因提出分析意见及改进措施。

解剖分析结果表明,零件在磨削过程中受到了过大的磨削力作用和磨削热作用,使表层发生塑性变形及相变,造成拉应力状态,导致裂纹源产生,形成表面磨削裂纹。

关键词:齿轮;磨削;裂纹 中图分类号:T G 580.6 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)02—0140—03 齿轮是车辆传动操纵系统的关键零部件,主要承受接触应力、摩擦力、冲击应力等,用低碳合金结构钢制造,主要工艺流程为:原材料→渗碳淬火回火→磨外圆、端面→装配→使用。

生产中准备装配时发现两件齿轮在右端面(靠近长轴的齿轮端面)上有细小裂纹,造成零件失效报废,影响生产和质量。

为查明裂纹产生原因,笔者选取其中较典型的一件开裂件解剖分析,对其进行宏观观察、化学成分分析、硬度检测分析、金相组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其开裂原因提出分析意见及改进措施。

1　实验结果1.1　宏观分析开裂件宏观形貌及裂纹位置见图1所示,该零件所发现裂纹非常细小,肉眼不易分辨,在HiroxKH -3000三维视频显微系统(美国)下观察,这些细小条状裂纹均在齿轮右端面(齿轮长轴一侧)上,裂纹宏观形貌见图2,径向分布,排列较有规则,呈细小、聚集、断续串接特征,垂直于磨削方向,裂纹长度约1mm ～7m m ,多达上百条,部分裂纹已呈网状分布。

图1　开裂齿轮宏观形貌及裂纹位置・140・X收稿日期:2011-11-25作者简介:蔡红(1968—),女,内蒙古一机集团车辆工程研究院理化室工作,高级工程师,从事金相分析、失效分析及热处理工作二十余年,本项目来源于生产实际。

摘要：采用光学显微镜、显微硬度计、扫描电镜等测试手段，对柴油机油泵阀磨削加工表面上的裂纹进行了分析。

得出，其裂纹系磨削不当造成的磨削裂纹。

对磨削造成的表面变质层的组织形态及硬度变化等进行了分析研究。

主题词：磨削裂纹磨削变质层白亮层1 引言磨削加工是机械零件制造中的常用工序，磨削过程中由于磨削力及磨削热的作用，工件表面的显微组织、成分及性能都可能发生变化。

工件表层不仅产生塑性变形，而且温度急剧升高，常可达数百摄氏度以上，有时甚至引起表层材料的局部熔融。

另一方面，在受冷却液及工件自身导热的作用下，工件表面又被急速冷却，即表层既被瞬时加热到高温，而又受到激冷。

因此，如果磨削工艺参数控制不当，很容易产生裂纹。

本工作以磨削加工后，经探伤发现有裂纹的柴油机油泵阀为研究对象，对裂纹进行分析研究。

柴油机油泵阀的材料为GCr15。

热处理工艺：850℃保温30min油淬，150℃回火2h（淬火后未经冰冷处理）。

2 测试方法及结果2.1 金相检验在裂纹处沿油泵阀横截面切割并制成金相试样，用4%HNO3酒精溶液侵蚀后在金相显微镜下观察，试样表层有一层白亮层，此为二次淬火马氏体；试样次表层侵蚀后颜色较深，为高温回火组织；心部为回火马氏体＋碳化物，见图1和图2。

这说明在磨削过程中，磨削热使最表层温度升高到相变点Ac1以上，致使表层的组织重新奥氏体化，随后受到磨削液及工件自身的急速冷却作用，产生了二次淬火马氏体，它不易被侵蚀，呈亮白色。

从试样表层向里，温度逐渐降低，次表层温度接近Acl时，产生了高温回火，析出了大量碳化物，使之较易侵蚀。

在金相显微镜下可明显地看到在试样的表层组织（二次淬火马氏体）与心部组织（回火马氏体＋碳化物）之间有一热影响区为高温回火组织。

图4为在金相显微镜下所见到的KnooP硬度压痕。

从图上压痕的大小可以看到，试样最表层的硬度最高，从表向里，硬度急剧降低，随之硬度慢慢升高趋于平和，其变化规律与图3吻合。

2.3扫描电镜分析(1) 裂纹观察用扫描电镜对磨削表面进行观察，裂纹形成于油泵阀尖角附近，并观察到两条基本平行的裂纹，见图5。

钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹钛合金的磨削烧伤是指在磨削过程中，钛合金材料表面出现的局部熔融、汽化或化学反应等现象。

这些烧伤不仅影响工件表面的完整性，还会降低其疲劳强度和耐腐蚀性能。

磨削烧伤的主要原因是磨削参数选择不当，如磨削速度过快、磨削力过大等。

工件材料表面存在杂质、锈蚀或氧化层等也会导致烧伤。

为了预防钛合金的磨削烧伤，可以采取以下措施：优化磨削参数：根据钛合金的特性和加工要求，合理选择磨削速度、进给速度和磨削深度等参数，以降低磨削热和磨削力。

加强工件前处理：去除工件表面杂质、锈蚀或氧化层，确保表面清洁度。

使用合适的磨料：选用具有高硬度、高热稳定性和优良磨削性能的磨料，以保证磨削效果和工件表面质量。

冷却液使用：采用有效的冷却液，降低磨削温度和减轻工件热损伤。

钛合金的磨削裂纹是指磨削过程中产生的微观裂纹。

这些裂纹通常在材料表层以下扩展，对其疲劳强度和耐腐蚀性能产生不利影响。

磨削裂纹的主要原因是磨削应力超过材料承受能力，导致微观结构发生变化或产生残余应力。

工件材料硬度不均、存在内应力或刀具材质不合适等因素也可能导致磨削裂纹。

为了预防钛合金的磨削裂纹，可以采取以下措施：选用合适的刀具材质：针对钛合金的特性，选用具有高硬度、高热稳定性和优良耐磨性的刀具材质，以减少刀具磨损和避免工件表面粗糙。

降低磨削应力：优化磨削参数，采用低磨削速度、小进给量和浅磨削深度等措施，减少磨削应力和工件热损伤。

工件装夹优化：确保工件装夹牢固、稳定，以减少加工过程中的振动和变形。

冷却液使用：采用有效的冷却液，降低磨削温度和减轻工件热损伤，避免因局部高温而产生的微观结构变化和残余应力。

去应力处理：通过适当的热处理或振动消除工件内部的残余应力，提高工件的抗裂性能。

在实际案例中，钛合金的磨削烧伤和磨削裂纹可能同时存在。

例如，某航空制造企业采用数控磨床加工钛合金叶片时，就曾遇到这两种问题。

通过分析症状、表现及诊断方法，工程师们发现磨削烧伤主要原因是磨削参数选择不当，而磨削裂纹主要是因为刀具材质不合适。

轴承零件磨削裂纹防止措施轴承零件作为机械设备中不可或缺的组成部分，其质量的好坏直接影响着整个设备的使用寿命和性能。

而磨削裂纹作为轴承零件在加工和使用过程中常见的缺陷，不仅会降低轴承的承载能力和使用寿命，还会对设备的安全性产生潜在威胁。

因此，采取有效的措施防止轴承零件磨削裂纹对于保障设备的正常运转和延长设备的使用寿命具有重要意义。

一、轴承零件磨削裂纹的成因轴承零件在加工和使用过程中，由于材料的缺陷、加工工艺的不当、使用条件的恶劣等原因，容易出现磨削裂纹。

其中，主要的成因有以下几个方面：1.材料缺陷：轴承零件的材料中可能存在着一些内部缺陷，如气孔、夹杂、夹砂等，这些缺陷在加工和使用过程中会被放大和扩展，形成磨削裂纹。

2.加工工艺不当：在轴承零件的加工过程中，如果切削工具的选择、切削参数的设置、切削液的使用等方面不当，会导致轴承零件表面出现过度磨削或者热损伤，从而形成磨削裂纹。

3.使用条件恶劣：轴承零件在使用过程中，如果受到过大的载荷、振动、冲击等外力作用，会导致其表面出现微小的裂纹，随着使用时间的增长，这些裂纹会逐渐扩展和加深，最终形成磨削裂纹。

二、磨削裂纹对轴承零件的影响轴承零件中的磨削裂纹会直接影响其承载能力和使用寿命，具体表现在以下几个方面：1.降低承载能力：磨削裂纹会导致轴承零件的强度和韧性降低，从而使其在受到载荷时容易发生断裂或疲劳破坏，降低其承载能力。

2.影响使用寿命：磨削裂纹会使轴承零件的表面粗糙度增加，从而导致摩擦系数增大，摩擦热增加，最终使轴承零件的使用寿命缩短。

3.安全风险增加：磨削裂纹会在轴承零件受到过载、振动等作用时进一步扩展和加深，最终导致轴承零件的断裂，从而对设备的安全性产生潜在威胁。

三、轴承零件磨削裂纹防止措施为了有效地防止轴承零件的磨削裂纹，可以采取以下措施：1.合理选择材料：在选择轴承零件材料时，要选择质量好、无内部缺陷的材料，以减少磨削裂纹的产生。

2.优化加工工艺：在轴承零件的加工过程中，要根据不同的工件材料和零件结构合理选择切削工具和切削参数，同时要加强切削液的使用，以减少磨削裂纹的产生。

机械加工产生裂纹原理
《机械加工产生裂纹原理》
机械加工是一种通过切削、磨削、冲压等方式将原材料加工成所需形状的工艺过程。

在机械加工中，有时会出现裂纹现象，这不仅会影响加工质量，还可能导致零部件的损坏。

那么，裂纹是如何产生的呢？
首先，裂纹的产生与材料的物理性质有关。

在机械加工过程中，原材料会受到各种力的作用，包括切削力、磨削力、挤压力等。

当这些力超过了材料的承受能力时，就会引起材料内部的应力集中，从而导致裂纹的产生。

此外，材料的硬度、强度和韧性等也会影响裂纹的形成。

其次，机械加工过程中的热作用也会引起裂纹。

例如，在高速切削和高速磨削过程中，由于材料受到了极高的温度和压力，容易造成材料表面的热应力，进而导致裂纹的产生。

此外，材料的冷却速度、热传导性等也会对裂纹的形成产生影响。

最后，机械加工过程中的工具磨损和材料表面粗糙度也可能引起裂纹。

当刀具因磨损过度或不适当使用时，会容易引起材料的轴承表面损坏，从而形成裂纹。

而材料表面的粗糙度过大也容易导致应力集中，引起裂纹的产生。

综上所述，机械加工产生裂纹的原因主要包括材料性质、热作用和工具磨损等多方面因素。

为了避免裂纹的产生，加工人员需要在加工过程中严格控制加工参数，选择合适的刀具和冷却润滑剂，并严格控制材料的表面粗糙度等，以减少裂纹的产生，保证加工质量。

砂轮磨削出现裂纹的原因砂轮是一种常用的磨削工具，广泛应用于机械加工、金属加工等领域。

然而，在实际应用中，我们有时会发现砂轮磨削时出现裂纹的情况，这不仅会降低砂轮的使用寿命，还会对工件的加工质量造成影响。

本文将从多个方面探讨砂轮磨削出现裂纹的原因。

砂轮材料的质量问题是导致砂轮磨削出现裂纹的一个重要原因。

砂轮一般由磨料、结合剂和孔道三部分组成。

磨料的质量直接关系到砂轮的磨削效果和寿命。

如果磨料中存在杂质或颗粒分布不均匀，就容易导致砂轮在使用过程中出现裂纹。

此外，结合剂的选择和配比也会对砂轮的质量产生重要影响。

结合剂过硬或过软都会导致砂轮裂纹的发生。

因此，在选择砂轮时，应选择质量可靠的产品，确保砂轮材料的质量符合要求。

使用过程中的操作不当也是砂轮磨削出现裂纹的一个重要原因。

操作人员在使用砂轮时，如果施加过大的压力或过快的磨削速度，就容易导致砂轮过热，从而引发砂轮裂纹。

此外，如果操作人员使用过程中频繁地改变砂轮的切削方向，也会增加砂轮裂纹的风险。

因此，在使用砂轮时，应严格按照操作规程进行操作，确保操作的稳定性和规范性。

砂轮的使用环境也会对其产生影响。

砂轮在高温、潮湿或腐蚀性环境下使用，都容易导致砂轮表面产生裂纹。

高温会使得砂轮结合剂变得脆性，失去原有的强度和韧性，从而容易出现裂纹。

潮湿环境会使砂轮的磨料松动，从而增加砂轮裂纹的风险。

腐蚀性环境中的化学物质会侵蚀砂轮表面，导致砂轮强度降低，容易发生裂纹。

因此，在使用砂轮时，要注意避免将砂轮暴露在恶劣的环境中，选择合适的使用条件。

砂轮的维护保养也是避免砂轮裂纹的重要措施。

砂轮在使用过程中，由于磨削时产生的热量和金属屑的堆积，会使砂轮表面堆积灰尘和金属屑，影响砂轮的正常使用。

如果不及时清理砂轮表面的污物，就会增加砂轮在使用过程中产生裂纹的风险。

此外，砂轮的存放也需要注意，在存放过程中，要避免砂轮受到外力的挤压或碰撞，以免造成裂纹。

砂轮磨削出现裂纹的原因主要包括砂轮材料质量问题、操作不当、使用环境和维护保养等多个方面。