35CrMo钢磨削淬硬的试验研究

　　磨削淬硬是利用磨削过程中产生的磨削热对可淬硬工件进行表面淬火的工艺。它可以替代感应淬火、火焰淬火和激光淬火等常用表面热处理工艺，减少零件热处理工序，同时可以减少热处理所需设备和人员的投入及可以减少排放物对环境的污染，属于典型的绿色制造和清洁化生产模式[1-3]。

　　该工艺能有效解决传统机械制造过程中存在的两个问题：

　　1)多种表面淬硬热处理工艺，但都很难集成到产品生产线上;

　　2)零件在表面热处理后需进行磨削加工，而磨削热和机械作用可能对已淬硬材料造成损伤。

　　自1994年德国的E. Brinksmeier和T. Brockhoff提出磨削淬硬工艺以来，国内外学者先后针对GCr15钢、65Mn钢、40Cr钢和40CrMnMo钢进行了磨削硬化试验研究，并取得若干研究成果[4-6]，但是目前的研究主要在40Cr、65Mn等调质钢。作者在对35CrMo钢进行平面磨削硬化的基础上，利用扫描电子显微镜详细研究其硬化层组织，深入分析35CrMo钢磨削硬化层组织结构，以及不同磨削条件下硬化层组织的变化规律。

　　1 试验条件与方法材料选用

　　35CrMo钢板，其化学成分的质量分数为：0.36%C，0.23%Si，0.55%Mn，0.85%Cr，0.21% Mo，0.11%P。一部分试样经过850℃常规淬火后制成试样，再用3%~5%硝酸酒精溶液腐蚀，制成金相试样后通过显微镜观察金相组织。其余试样分组进行单程磨削淬火试验，磨削硬化试验选用M7130型普通平面磨床，工艺条件，见表1。

　　磨削淬硬后，将试件沿磨削淬硬层深度方向切取试样，经研磨抛光后用3%~5%硝酸酒精溶液腐蚀，制成金相试样。磨削硬化后试样金相组织采用KH-7700的HI?ROX三维视频显微镜扫描。淬硬层硬度在HVS-1000型数字显微硬度计上观察，测量时加载载荷为4.9 N，加载时间为15 s，测取3点数据取平均值。

　　2 试验结果

　　2.1 不同状态下的组织

　　35CrMo钢磨削淬火前为退火态，由铁素体和珠光体组成[7]，如图1所示。35CrMo经过850℃常规淬火后的组织为板条状马氏体和片状马氏体的整合组织，如图2所示。在显微镜下观察，与常规淬火工艺下马氏体组织进行对比，发现在磨削淬火条件下获得的马氏体组织较为细小，如图3所示。

　　因为马氏体相变时体积膨胀，所以淬硬层表现出压应力状态。在沿淬硬层与基体交界处的两界面处，晶粒呈现伸长变形;而在磨削面的最外层，晶粒也呈现拉长变形，如图3a所示。由于工件表面材料在切削形成时沿着剪切力方向存在塑形变形，以致工件表层晶粒也呈现拉长变形。从图3b中可以得出，磨削淬火马氏体内沿晶界处存在较为明显的回火现象。另在淬硬层内层，靠近基体区域晶界处发现有明显未溶铁素体，在沿晶界处有碳化物的偏析现象存在。