轴承零件磨削裂纹产生机理与防治措施

　　摘　要：通过对轴承零件在磨削加工中产生裂纹原因的分析，提出从磨削工艺和热处理工艺方面进行改进，从而有效地防止磨削裂纹的产生。
　　关键词：轴承零件；磨削裂纹；热处理；防治措施
　　1　前言
　　磨削加工在轴承加工行业中广泛地被应用，经热处理淬火的轴承零件，在磨削时与磨削方向基本垂直的表面常常出现大量的较规则排列的裂纹－磨削裂纹，它不但影响轴承零件的外观，更重要的是还直接影响轴承零件的质量。
　　2　磨削裂纹的产生机理
　　磨削裂纹的产生是磨削热引起的，磨削时零件磨削表面的温度可能高达820～840℃或更高。淬火钢的组织是马氏体和一定数量的残余奥氏体，它们处于膨胀状态（未经回火处理）。马氏体的膨胀收缩随着钢中含碳量的增加而增大，使轴承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磨削表面，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，磨削时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，冷却也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。
　　3　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。
　　4　磨削裂纹的防止措施
　　4.1 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，但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，因而事实上导致磨削裂纹容易产生。加大切削液的喷出量是主要措施之一，尽可能地降低磨削区的磨削热。如果采用干磨法，磨削进给量较小，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（磨削进给量较小）。分两台磨床进行粗磨和精磨，这是一种比较理想的方法。
　　（4）选用自锐性能好的砂轮磨料，及时清除砂轮表面积屑，减少磨削进给量，增加走刀（磨削）次数，减小工作台速度，也是一种有效的减少磨削裂纹的途径。
　　（5）砂轮和工件的旋转精度也是主要影响因素之一，砂轮旋转跳动量大，工件窜动量大，都是磨削裂纹产生的诱因。及时提高砂轮和工件的旋转精度从而尽可能消除引起磨削裂纹产生的各种因素。
　　4.2 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，回火时间必须在4h以上。随着回火时间增加，产生磨削裂纹的可能性减少。另外，工件在快速加热至100℃左右并迅速冷却会产生裂纹。为防止裂纹产生，工件应在150-200℃左右回火，若工件继续升温至300℃，表面再次收缩而产生裂纹，为防止裂纹产生，应该将工件在300℃左右回火。值得注意的是，工件在300℃回火会使其硬度下降，有时不宜采用。有时经过一次回火仍可能产生裂纹，这时可以进行二次回火或人工时效处理，这种方法非常有效。
　　5　结束语
　　总之，只要在磨削工艺方面和零件热处理方面综合考虑，便可以有效地防止磨削裂纹的产生。