第2期 罗庆洪等：M50NL钢磨削表面完整性特征及变质层厚度表征方法 203· 磨削对硬度的影响是叠加在渗碳层上的.为比 结果如图5所示.磨削表面起伏很小，表面变质层 较起见，测定了渗碳层显微硬度随深度的变化关系， 与基体组织间无明显界线，厚度难以测定 如图3(a)所示.磨削去除了约0.2mm厚度的渗碳 层，从图3(a)可以看出，磨削表面对应处的硬度为 -1 HRC62.8.对磨削表面测定了五个点的显微硬度， 平均值为HV799,换算为洛氏硬度为HRC64,与 -21 磨削前渗碳层对应位置硬度相比较，提高约HRC 磨削前 -3 1.2.图3(6)为磨削后显微硬度场，叠加在渗碳层显 一一平嘴痕方向 微硬度场上，能够更清晰地显示出磨削对表层硬度 一·一乖直痕方向 的影响，同时可以得到磨削影响硬度的深度H1=80 -50 μm. -(6N) 2040608010120140 64 深度/小n (a) 62 图4M50NL制磨削表面变质层残余应力与深度的关系 58 Fig.4 Residual stress-depth curves of the M50NiL steel grind- 56 ing modificative layer 52 50 48 46 0.00.51.01.52.02.53.03.54.0 深度/mm 4 (b) 。 62 H1=80μm 图5M50NiL钢磨削表面变质层的扫描电子显撤镜照片 61 Fig.5 SEM image of the grinding modification layer of M50NiL steel 60 0 200 400600 800 1000 为了进一步从组织结构方面研究磨削表面变 深度/μm 质层特征，取M50NiL渗碳磨削试样两片，磨削面 图3硬度-深度曲线.(a)磨削前：(b)磨削后 用胶对黏在一起，制备成截面透射电镜样品)，在 Fig.3 Hardness-depth curves:(a)before grinding;(b)after JEM-2010高分辨电子显微镜下进行观察，结果如 图6所示.图6(a)是M50NiL渗碳磨削剖面试样表 grinding 面变质层的透射电镜明场像；选区电子衍射结果如 采用电解剥层法对磨削表面变质层残余应力 图6(c)所示，所选光阑直径D=150nm,所选区域 场进行测定，结果如图4所示.图4中实线为磨 如图6(b)所示，所选位置为距磨削表面0~l10nm 削表面垂直磨痕方向的残余应力，虚线为平行磨痕 深度范围.分析表明，选区电子衍射图不同于普通 方向的残余应力值，为比较起见，图中还给出了渗 单晶的衍射，而呈现出环状，类似于多晶体的电子 碳层的残余应力场曲线（磨削前）磨削与渗碳相比， 衍射图.可见所选区域已不是马氏体单晶，而是由 表面204m范围内的残余压应力明显增高，该深度 很多个与马氏体结构相同的小晶粒组成，它们具有 即为磨削影响残余应力的深度H2=20um. 随机取向.另外，选区电子衍射图中衍射斑点有周 为了更直观地解读表面变质层特征，从微观组 向拉长现象，这是由于此处晶粒存在严重变形的缘 织的角度对磨削表面变质层进行了深入分析.将磨 故 削试样截面制备成金相试样，用扫描电镜进行观察， 如上所述，M50NiL磨削表面变质层组织结构