楊洪春

（達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，達(dá)州 635001）

Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷原因分析

楊洪春

（達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，達(dá)州 635001）

Cr17Ni4Cu4Nb鋼韌性很大，熱導(dǎo)率和彈性模量低，其機(jī)械、物理性能給磨削加工帶來很大的困難，在磨削過程中會產(chǎn)生磨削劃傷現(xiàn)象。在高速、高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕等惡劣環(huán)境下，磨削劃傷會導(dǎo)致材料疲勞壽命的下降。因此，分析磨削劃傷的原因并采取相應(yīng)措施很有必要。

Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷磨削加工用量工件材料

Cr17Ni4Cu4Nb鋼屬于沉淀硬化型不銹鋼，鉻、鎳含量較高，還含有鉬、鈦、鋁、鈮等合金元素。這些元素起著沉淀、硬化的作用，使該種材料強(qiáng)度、硬度高，耐腐蝕性好。經(jīng)過熱處理后，產(chǎn)品的機(jī)械性能更加完善，其耐壓強(qiáng)度可達(dá)到1100～1300Mpa。廣泛應(yīng)用于制造燃?xì)廨啓C(jī)、氣壓機(jī)葉片和輪緣，以及制造海上平臺、直升機(jī)甲板等［1］。

Cr17Ni4Cu4Nb鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度與一般鋼料相近，但在抗拉強(qiáng)度相近的條件下，沖擊值ak、斷面收縮率ψ%和延伸率δ%比一般碳鋼和合金鋼高。因此，Cr17Ni4Cu4Nb鋼被認(rèn)為是韌性很大的鋼材。該鋼的物理性能與一般鋼材不同，其熱導(dǎo)率和彈性模量低。其熱導(dǎo)率λ=17W/m.k（100℃）、20W/m.k（300℃）、23W/m.k（500℃），彈性模量E=191GPa（20℃）、181GPa（320℃）［2］。

由于Cr17Ni4Cu4Nb鋼上述的物理、機(jī)械性能給磨削加工帶來嚴(yán)重的困難，在加工過程中會出現(xiàn)磨削劃傷現(xiàn)象。磨削劃傷是磨削難加工材料時(shí)常出現(xiàn)的缺陷之一。在一般情況下，表面粗糙度會很容易地覆蓋住磨削劃傷。但在磨削Cr17Ni4Cu4Nb鋼時(shí)，絕不能忽視該缺陷，因?yàn)樵诟邷?、高壓、高速、?qiáng)腐蝕等極端環(huán)境下，這種缺陷會導(dǎo)致材料疲勞壽命的降低。

1 Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的表現(xiàn)形式

通過掃描電鏡對 Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削后的觀察分析，該鋼磨削劃傷與磨削紋路不同，其磨削痕跡較深，其表現(xiàn)形式如下：

（1）磨削劃傷的痕跡兩邊因受到擠壓而高出已加工表面，因?yàn)槭艿礁邷睾蛿D壓變形而形成撕裂及塑性變形，還伴隨熔球狀的覆蓋物；

（2）磨削劃傷的痕跡深度和寬度比正常磨削紋路大很多，并沿著磨削方向大部分是不連續(xù)的；

（3）在劃痕全長上，磨削劃傷痕跡的深淺與寬窄并不一致。

上述Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的表現(xiàn)形式是在高溫下形成的，這種劃傷一般比較深，此外，劃痕底部有涂覆物，這種涂覆物包括磨屑熔球、脫落的磨粒頂部粘附物等。在實(shí)際磨削過程中，在Cr17Ni4Cu4Nb鋼表面，有時(shí)也會出現(xiàn)一些較淺的劃傷，在劃痕上無上述涂覆物。這類劃傷主要是磨粒凸出點(diǎn)、嵌塞在砂輪氣孔中浮砂，或者磨削液中混有磨粒擠入磨削區(qū)而形成。

2影響Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的原因

2.1磨削加工用量對Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的影響

（1）工件轉(zhuǎn)速nw對磨削劃傷的影響。在磨削加工過程中，當(dāng)vs=30m/s時(shí)，nw=100～120r/min適合；當(dāng)nw＞150r/min后，磨削劃傷明顯增加。為減少磨削劃傷，工件轉(zhuǎn)速nw的選擇應(yīng)根據(jù)vs的大小進(jìn)行調(diào)整，基本方法為：vs低，nw降低；vs高，nw也相應(yīng)提高。

（2）砂輪轉(zhuǎn)速vs對磨削劃傷的影響。磨削沉淀硬化型不銹鋼Cr17Ni4cu4Nb時(shí)，在一般磨削情況下，當(dāng)vs＜20m/s時(shí)，磨削劃傷較少；當(dāng) vs=30m/s時(shí)，磨削劃傷較多；當(dāng) vs＞50m/s時(shí)，磨削劃傷又逐漸減少。

（3）徑向進(jìn)給量fr對磨削劃傷的影響。當(dāng)fr＜0.1mm/str時(shí)，劃傷次數(shù)不減少；當(dāng) fr=0.02～0.03mm/str時(shí)，磨削劃傷有所減少；當(dāng)fr＞0.04mm/str時(shí)，磨削劃傷次數(shù)又有所增加。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是：在很小的徑向進(jìn)給量條件下磨削，磨粒尖端圓弧半徑很小，切不進(jìn)金屬基體，滑擦劇烈，瞬間溫度急劇上升，容易粘附磨屑，從而劃傷加工表面；在fr=0.02～0.03mm/str條件下磨削時(shí)，一般說來，比磨粒尖端圓弧半徑大，滑擦少，磨削熱下降，從而改善了磨削條件，劃傷次數(shù)減少；在fr＞0.04mm/str條件下磨削，磨削力加大，磨粒容易破碎，就會引起磨削劃傷。在實(shí)際磨削過程中，根據(jù)這種規(guī)律，可采取在粗磨、半精磨之后留下0.02mm左右的加工余量，然后做一次最終尺寸磨削，可以得到較理想的磨削效果，減少磨削劃傷現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.2 Cr17Ni4Cu4Nb鋼材料對磨削劃傷的影響

由于Cr17Ni4Cu4Nb鋼中的Cr、Ni含量高，很容易引起砂輪粘附，堵塞砂輪，引起磨削表面劃傷。另外，Cr17Ni4Cu4Nb鋼基體中的硬質(zhì)點(diǎn)和析出相，也是造成磨削劃傷的重要條件。這種析出相一旦粘附在磨粒上，就會像磨粒一樣，在Cr17Ni4Cu4Nb鋼加工表面上畫出溝痕。磨削溫度越高，析出相的概率越高，就越容易產(chǎn)生磨削劃傷。

2.3砂輪性能對Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的影響

砂輪性能的好壞主要取決于磨料和砂輪氣孔率的大小。磨料對磨削劃傷的影響較大。棕剛玉（A）和白剛玉（WA）在在磨削中會發(fā)生不規(guī)則破碎，因此容易產(chǎn)生磨削劃傷。單晶剛玉磨粒多為球狀多面體的單晶，磨削中很少會產(chǎn)生單個(gè)魔粒的突然碎裂，有良好的磨削性能，因此磨削劃傷明顯減少。立方氮化硼（CBN）磨料有CBNⅠ型和CBNⅡ型，前者是鋒刃不對稱磨料，后者是較規(guī)則的塊狀、晶粒強(qiáng)度較高。這兩種類型的CBN磨料熱定性好，磨粒不易破碎，故不僅磨削性能好，也不易產(chǎn)生磨削劃傷。

砂輪氣孔率也會影響磨削劃傷。氣孔率大的砂輪，磨削時(shí)產(chǎn)生的劃傷較少；氣孔率小的砂輪，磨削劃傷較多。原因在于：氣孔率大的砂輪容屑空間大，磨屑或碎磨?？蛇M(jìn)入空隙中，不會劃傷加工表面。

2.4砂輪修整對 Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的影響［3］

粗修整時(shí)，磨粒破碎面較大，切削鋒利，高低錯(cuò)落，在初始磨削時(shí)容易產(chǎn)生磨削劃傷；但隨后會因?yàn)槟チｂg化時(shí)磨削劃傷減少。精修整時(shí)，砂輪表面微刃等高性好，初始磨削時(shí)會獲得高質(zhì)量的加工表面，經(jīng)過一段時(shí)間的磨削之后，因?yàn)樯拜喣p、鈍化、堵塞，會很快出現(xiàn)磨削劃傷。

2.5磨削液對Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的影響

磨削液之所以會影響 Cr17Ni4Cu4Nb鋼的磨削劃傷，是因?yàn)樵谀ハ饕褐谢烊肓烁鞣N雜質(zhì)，如磨粒、磨屑等。若無良好的磨削液過濾系統(tǒng)，上述雜質(zhì)會在磨削區(qū)劃傷加工表面。因此，磨削液中所含的硬粒雜質(zhì)越多，產(chǎn)生磨削劃傷的概率就越大。

2.6供液方式對Cr17Ni4Cu4Nb鋼磨削劃傷的影響

試驗(yàn)證明，磨削劃傷與磨削燒傷一樣，也有產(chǎn)生劃傷的臨界值。若供液效果好，磨削劃傷的臨界溫度不容易達(dá)到，就不會產(chǎn)生磨削劃傷。反之，若磨削液不能到達(dá)磨削區(qū)域，就會因?yàn)闊嵊绊懯辜庸け砻娈a(chǎn)生氧化反應(yīng)，并會使磨屑粘附在砂輪磨粒上，引起砂輪堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致磨削劃傷的產(chǎn)生。

［1］崔占全，邱平善.工程材料.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2001.

［2］藤田輝夫.不銹鋼的熱處理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

［3］孟慶輝，李印江.磨料磨具技術(shù)手冊.北京：兵器工業(yè)出版社，1993.

Cause Analysis of Grinding Scratch on Cr17Ni4Cu4Nb Steel

YANG Hongchun
（Dazhou Vocational and Technical College，Dazhou 635001）

Cr17Ni4Cu4Nb steel has great toughness，low thermal conductivity and low elastic modulus，and the mechanical and physical properties of the steel are very difficult to grind.In the high speed，hightemperature，highpressure，strong corrosionandotherharsh environment，grinding scratch will lead to the decline of fatigue life of materials.Therefore，it is necessary to analyze the reason of the grinding and to take the corresponding measures.

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