机械加工零件表面烧伤的金相检验
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１ 磨削烧伤
磨削是提高产品加工精度、保证零件表面质量 的必要手段，通常在零件热处理后进行。磨削过程
包括摩擦、挤压和切削三部分，实质上是磨轮对零件 表面的摩擦和挤压。磨削加工与车、铣和刨等机加 工方法的不同之处在于：磨削速度高（为车、铣加工 的 ２０倍）；磨屑尺寸小，散热效果差，其单位切削面 积消耗的功率 ９０％以上都转换为热能，磨削热的大 量积累可使磨削面温度高达 ８００～１０００℃甚至更 高［１２］，从而在表面形成很大的温度梯度，加上切削 应力的产生，不仅会引起零件表层显微组织的变化， 还会产生残余应力，导致零件表层淬火或回火，甚至 产生磨削裂纹，严重影响零件的力学性能和使用寿 命。从磨削烧伤大致有回火烧伤、淬火回火烧伤和 磨削裂纹三种情况。 １．１ 磨削烧伤的表现形式和金相检验 １．１．１ 回火烧伤
外，线切割加工也会使零件发生烧伤。零件的烧伤实质上与过大的磨削热或线切割热使零件表层
达到高温而发生相转变产生变质层有关，可根据这一点采取防止零件发生烧伤的措施。
关键词：磨削；线切割；烧伤；热处理
中图分类号：ＴＧ１５７ 文献标识码：Ｂ
文章编号：１００８１６９０（２０１９）０４００３９０５
ｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｔｉｓｌａｒｇｅｅｎｏｕｇｈｔｏｐｅｒｍｉｔｐａｒｔｃａｓｅｔｏｒｅａｃｈａｈｉｇｈｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｕｓｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｏｃｃｕｒｓａｎｄｔｏ
ｄｅｖｅｌｏｐａｃａｓｅｗｈｅｒｅｎａｔｕｒｅｉｓｃｈａｎｇｅｄ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅａｂｏｖｅ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｐａｒｔｆｒｏｍ ｂｕｒｎｉｎｇｍａｙｂｅ
ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ，ｗｉｌｌｃａｕｓｅｐａｒｔｔｏｃｒａｃｋ，ｅｖｅｎｔｏｂｅｓｃｒａｐｐｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｕｔｔｉｎｇｉｓｌｉｋｅｌｙ
ｔｏｂｕｒｎｐａｒｔ，ｔｏｏ．Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ，ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｏｆｐａｒｔｉｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｅｉｔｈｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇｈｅａｔｏｒｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
的显微组织为回火屈氏体（４００℃左右）、回火索氏பைடு நூலகம்体（５００℃左右）或二者的混合组织，见图 ２（ｃ）。从 相变机制分析，磨削产生的高温致使马氏体分解并 析出碳化物，降低了材料的耐蚀性，从而呈现深灰色 或黑色。因相变所形成的索氏体或屈氏体硬度一般 为 ３２～４５ＨＲＣ，远低于 ５０ＨＲＣ以上的回火马氏 体，所以回火烧伤会造成零件表面不同程度的软化， 导致材料进一步损伤。
金相检验表明，回火烧伤的微观形貌为带状、条 状擦伤或斑点状缺陷。图 １为 Ｔ１０钢零件淬火后精 磨外圆时产生的烧伤形貌，为烧伤部位的垂直切面， 表面至 ０．７ｍｍ深度处为回火烧伤带，呈青灰色，由 表及里渐渐变淡。图 ２为 ４５钢零件激光淬火后磨 削时产生的烧伤形貌，均为平行于烧伤部位的切面， 可见浅色基体（马氏体）上有深灰色烧伤痕迹，呈条 状擦伤，见图 ２（ａ），而在同一个试样的不同部位表 现为不均匀分布的黑色斑点状缺陷，见图 ２（ｂ）。回 火烧伤虽然表现形式不同，但本质上都是零件局部 被高温回火所致。根据磨削产生的热量不同，最终
ｄｕｒｉｎｇｇｒｉｎｄｉｎｇ，ｏｗｉｎｇｔｏｕｎｓｕｉｔａｂｌｅｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｇｒｉｎｄｉｎｇａｌｌｏｗａｎｃｅ，ｕｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｃｏｏｌｉｎｇ，ｕｓｅｏｆｕｎａｌｌｏｗａｂｌｅａｂｒａｓｉｖｅｗｈｅｅｌａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｗｉｌｌｃａｕｓｅｐａｒｔｔｏｅｘｈｉｂｉｔｌｏｗｅｒｓｕｒｆａｃｅ
回火烧伤是由于磨削热的作用，使工件表层局
收稿日期：２０１９０６２８ 作者简介：焦丽（１９７５），女，河北石家庄人，高级工程师 ，主要从事金相检测及零部件的失效分析工作。
Ｅｍａｉｌ：１０２５４９６２６８＠ｑｑ．ｃｏｍ
《热处理》 ２０１９年第 ３４卷 第 ４期
·３９·
部温度超过工件的回火温度（一般高于 ３００℃），从 而发生再次回火的现象。宏观表现为，由于不同程 度的氧化膜反射光干涉状态的不同而呈现不同的颜 色。从黄、褐、紫、青 灰 到 黑 色，表 示 氧 化 膜 逐 渐 增 厚，也表明磨削烧伤程度的逐次增大。氧化膜颜色 只是磨削烧伤的一种外观特征，有时因表面受热氧 化或冷却的复杂程度的影响，工件外观并无异常，但 酸蚀后却可见明显的斑状、条状缺陷，或黑或白，可 根据显微组织的特征作进一步验证。磨削烧伤有时 会表现为隐性缺陷，所以隐患更大。
ａｄｏｐｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｎｄｉｎｇ；ｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｕｔｔｉｎｇ；ｂｕｒｎｉｎｇ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ
０ 引言
众所周知，机械零件均需采用车、铣、刨、镗、钻、 磨或线切割等方法进行加工。在加工过程中，可能 会因机床等加工设备或工艺和操作不当等因素而损 伤工件，对后续的加工及使用产生不良影响。本文 对经磨削和线切割加工的零件的表面烧伤进行了金 相检验，分析了烧伤表面的形貌和发生烧伤的机制， 结合生产实践中的案例，揭示了金相检验与烧伤的 类型和严重程度之间的内在联系，为准确判断磨削 烧伤和线切割烧伤提供参考。
ＭｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃＴｅｓｔｉｎｇｆｏｒＳｕｒｆａｃｅＢｕｒｎｉｎｇｏｆＭａｃｈｉｎｅｄＰａｒｔｓ
ＪＩＡＯＬｉ，ＺＨＡＯＹｉｎｇｊｕｎ，ＸＵＸｉａｎｇｙａｎｇ
（ＨｅｂｅｉＨｕａｂｅｉＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，ＨｅｂｅｉＣｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈａｒｄｅｎｅｄｐａｒｔｓｏｆｈｉｇｈｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｏｒｔｈｅｐａｒｔｓｃａｒｂｕｒｉｚｅｄａｎｄｈａｒｄｅｎｅｄａｌｌａｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｂｕｒｎｉｎｇ
櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡 ～测试与分析 ～
櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡櫡
机械加工零件表面烧伤的金相检验
焦 丽，赵英军，徐向阳
（河北华北柴油机有限责任公司，河北 石家庄 ０５００８１）
摘 要：高碳钢淬硬件和渗碳淬硬件等在磨削时，会由于磨削工艺不当，如磨削余量过大、冷却不充分或砂
轮选用不当等，产生烧伤，不仅降低零件的表面硬度，严重时还会产生裂纹，甚至导致零件报废。此
磨削是提高产品加工精度、保证零件表面质量 的必要手段，通常在零件热处理后进行。磨削过程
包括摩擦、挤压和切削三部分，实质上是磨轮对零件 表面的摩擦和挤压。磨削加工与车、铣和刨等机加 工方法的不同之处在于：磨削速度高（为车、铣加工 的 ２０倍）；磨屑尺寸小，散热效果差，其单位切削面 积消耗的功率 ９０％以上都转换为热能，磨削热的大 量积累可使磨削面温度高达 ８００～１０００℃甚至更 高［１２］，从而在表面形成很大的温度梯度，加上切削 应力的产生，不仅会引起零件表层显微组织的变化， 还会产生残余应力，导致零件表层淬火或回火，甚至 产生磨削裂纹，严重影响零件的力学性能和使用寿 命。从磨削烧伤大致有回火烧伤、淬火回火烧伤和 磨削裂纹三种情况。 １．１ 磨削烧伤的表现形式和金相检验 １．１．１ 回火烧伤
外，线切割加工也会使零件发生烧伤。零件的烧伤实质上与过大的磨削热或线切割热使零件表层
达到高温而发生相转变产生变质层有关，可根据这一点采取防止零件发生烧伤的措施。
关键词：磨削；线切割；烧伤；热处理
中图分类号：ＴＧ１５７ 文献标识码：Ｂ
文章编号：１００８１６９０（２０１９）０４００３９０５
ｃｕｔｔｉｎｇｈｅａｔｉｓｌａｒｇｅｅｎｏｕｇｈｔｏｐｅｒｍｉｔｐａｒｔｃａｓｅｔｏｒｅａｃｈａｈｉｇｈｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｔｈｕｓｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｏｃｃｕｒｓａｎｄｔｏ
ｄｅｖｅｌｏｐａｃａｓｅｗｈｅｒｅｎａｔｕｒｅｉｓｃｈａｎｇｅｄ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅａｂｏｖｅ，ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇｐａｒｔｆｒｏｍ ｂｕｒｎｉｎｇｍａｙｂｅ
ｈａｒｄｎｅｓｓ，ｍｏｒｅｓｅｒｉｏｕｓ，ｗｉｌｌｃａｕｓｅｐａｒｔｔｏｃｒａｃｋ，ｅｖｅｎｔｏｂｅｓｃｒａｐｐｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｕｔｔｉｎｇｉｓｌｉｋｅｌｙ
ｔｏｂｕｒｎｐａｒｔ，ｔｏｏ．Ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ，ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｏｆｐａｒｔｉｓｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈａｔｅｉｔｈｅｒｇｒｉｎｄｉｎｇｈｅａｔｏｒｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅ
的显微组织为回火屈氏体（４００℃左右）、回火索氏பைடு நூலகம்体（５００℃左右）或二者的混合组织，见图 ２（ｃ）。从 相变机制分析，磨削产生的高温致使马氏体分解并 析出碳化物，降低了材料的耐蚀性，从而呈现深灰色 或黑色。因相变所形成的索氏体或屈氏体硬度一般 为 ３２～４５ＨＲＣ，远低于 ５０ＨＲＣ以上的回火马氏 体，所以回火烧伤会造成零件表面不同程度的软化， 导致材料进一步损伤。
金相检验表明，回火烧伤的微观形貌为带状、条 状擦伤或斑点状缺陷。图 １为 Ｔ１０钢零件淬火后精 磨外圆时产生的烧伤形貌，为烧伤部位的垂直切面， 表面至 ０．７ｍｍ深度处为回火烧伤带，呈青灰色，由 表及里渐渐变淡。图 ２为 ４５钢零件激光淬火后磨 削时产生的烧伤形貌，均为平行于烧伤部位的切面， 可见浅色基体（马氏体）上有深灰色烧伤痕迹，呈条 状擦伤，见图 ２（ａ），而在同一个试样的不同部位表 现为不均匀分布的黑色斑点状缺陷，见图 ２（ｂ）。回 火烧伤虽然表现形式不同，但本质上都是零件局部 被高温回火所致。根据磨削产生的热量不同，最终
ｄｕｒｉｎｇｇｒｉｎｄｉｎｇ，ｏｗｉｎｇｔｏｕｎｓｕｉｔａｂｌｅｇｒｉｎｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｅｘｃｅｓｓｉｖｅｇｒｉｎｄｉｎｇａｌｌｏｗａｎｃｅ，ｕｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ
ｃｏｏｌｉｎｇ，ｕｓｅｏｆｕｎａｌｌｏｗａｂｌｅａｂｒａｓｉｖｅｗｈｅｅｌａｎｄｓｏｏｎ．Ｔｈｅｂｕｒｎｉｎｇｗｉｌｌｃａｕｓｅｐａｒｔｔｏｅｘｈｉｂｉｔｌｏｗｅｒｓｕｒｆａｃｅ
回火烧伤是由于磨削热的作用，使工件表层局
收稿日期：２０１９０６２８ 作者简介：焦丽（１９７５），女，河北石家庄人，高级工程师 ，主要从事金相检测及零部件的失效分析工作。
Ｅｍａｉｌ：１０２５４９６２６８＠ｑｑ．ｃｏｍ
《热处理》 ２０１９年第 ３４卷 第 ４期
·３９·
部温度超过工件的回火温度（一般高于 ３００℃），从 而发生再次回火的现象。宏观表现为，由于不同程 度的氧化膜反射光干涉状态的不同而呈现不同的颜 色。从黄、褐、紫、青 灰 到 黑 色，表 示 氧 化 膜 逐 渐 增 厚，也表明磨削烧伤程度的逐次增大。氧化膜颜色 只是磨削烧伤的一种外观特征，有时因表面受热氧 化或冷却的复杂程度的影响，工件外观并无异常，但 酸蚀后却可见明显的斑状、条状缺陷，或黑或白，可 根据显微组织的特征作进一步验证。磨削烧伤有时 会表现为隐性缺陷，所以隐患更大。
ａｄｏｐｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｎｄｉｎｇ；ｗｉｒｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｃｕｔｔｉｎｇ；ｂｕｒｎｉｎｇ；ｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ
０ 引言
众所周知，机械零件均需采用车、铣、刨、镗、钻、 磨或线切割等方法进行加工。在加工过程中，可能 会因机床等加工设备或工艺和操作不当等因素而损 伤工件，对后续的加工及使用产生不良影响。本文 对经磨削和线切割加工的零件的表面烧伤进行了金 相检验，分析了烧伤表面的形貌和发生烧伤的机制， 结合生产实践中的案例，揭示了金相检验与烧伤的 类型和严重程度之间的内在联系，为准确判断磨削 烧伤和线切割烧伤提供参考。
ＭｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃＴｅｓｔｉｎｇｆｏｒＳｕｒｆａｃｅＢｕｒｎｉｎｇｏｆＭａｃｈｉｎｅｄＰａｒｔｓ
ＪＩＡＯＬｉ，ＺＨＡＯＹｉｎｇｊｕｎ，ＸＵＸｉａｎｇｙａｎｇ
（ＨｅｂｅｉＨｕａｂｅｉＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５００８１，ＨｅｂｅｉＣｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｈａｒｄｅｎｅｄｐａｒｔｓｏｆｈｉｇｈｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌｏｒｔｈｅｐａｒｔｓｃａｒｂｕｒｉｚｅｄａｎｄｈａｒｄｅｎｅｄａｌｌａｒｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｂｕｒｎｉｎｇ
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机械加工零件表面烧伤的金相检验
焦 丽，赵英军，徐向阳
（河北华北柴油机有限责任公司，河北 石家庄 ０５００８１）
摘 要：高碳钢淬硬件和渗碳淬硬件等在磨削时，会由于磨削工艺不当，如磨削余量过大、冷却不充分或砂
轮选用不当等，产生烧伤，不仅降低零件的表面硬度，严重时还会产生裂纹，甚至导致零件报废。此