CBN砂轮对GCr15钢的磨削硬化试验研究*

张 宇,梁国星,张 浩,郝建宇,程 强

(太原理工大学 机械与运载工程学院,山西 太原 030024)

0 引 言

磨削硬化是20世纪90年代新出现的一种复合加工技术,利用磨削热对可淬硬钢表面进行加热,并利用工件基体的快速自冷却及磨削力的综合作用来实现材料表面硬化的新工艺。该工艺可以显著提高工件表面硬度和耐磨性,达到了与表面硬化处理相同的性能[1]。该技术将磨削技术与热处理技术很好地结合在一起,符合工程中日益倡导的过程集中和绿色制造的理念,发展潜力很大。磨削硬化效果是通过磨削硬化层来实现的,磨削硬化层的性能随显微组织的不同而不同。

大量实验研究了磨削硬化过程中硬化层的形成机理。结果表明,与常规淬火方法相比,磨削硬化工艺可以产生磨削硬化层,其组织为细小马氏体结构。现阶段对于磨削硬化国内外学者做了大量的研究,并取得了若干创新成果。刘菊东[2-3]对40Cr、65Mn钢进行了磨削硬化实验,结果表明在磨削温度和应力的综合作用下,完全硬化区硬度与基体相比提高了2.2倍。硬化层中奥氏体从表面到里层逐渐细化,其组织形貌呈现由细到粗再到细的规律;ORTEGA N[4]对AISI 1045钢磨削硬化过程进行了建模并通过磨削硬化试验对模型进行了校正。研究表明,可以通过在与磨削加工表面平行的表面施加热源来模拟磨削硬化过程;ZARUDI I[5]针对AISI 4140钢研究了磨削硬化层组织的形成以及磨削淬硬层的摩擦磨损与弯曲疲劳性能。实验结果表明,磨削淬硬层是在温度场与应力场的共同作用下形成的,磨削硬化层表面以下5 μm～6 μm处有细小的针状马氏体组织结构,并且磨削淬硬层中马氏体结构的尺寸由表及里逐渐增大。……