·202 北京科技大学学报 第35卷 反映了渗碳M5ONiL钢精密磨削加研磨（以下简称 2结果与分析 磨削)表面变质层厚度，同时通过扫描电子显徽镜 采用光学显微镜对M50NL钢精密磨削加研磨 (SEM)、原子力显微镜(AFM)、显微维氏硬度计、X (以下简称磨削)表面进行观察，得到如图1所示表 射线残余应力测定仪等设备表征了M5ONiL钢磨削 面形貌照片.从图1中可以看出，磨削形成的表面 表面完整性特征. 致密平整，纹理浅细，尽管表面硬度较高，几乎没 1实验方法 有脆性断裂方式去除时晶粒剥落而形成的凹坑，说 实验用M50NiL钢采用VIM+VAR(vacuum in- 明材料是以塑性变形方式被去除的. duction melting&vacuum arc remelting)双真空熔 炼，锻轧开坯成材，其化学成分如表1所示3. 表1M50NiL钢的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of M50NiL steel% C Mn Si S P Cr Ni Mo V 0.140.280.160.002≤0.0154.103.584.381.16 M50NL钢经渗碳、真空退火、真空淬火及多 I00μm 次冷处理和回火等热处理过程1②后先精密磨削至 图1M50NiL钢磨削表面形貌 表面粗糙度Ra为0.4um,再研磨至0.04m.精密 Fig.1 OM image showing the grinding surface of M50NiL 磨削单次进给量≤5um,研磨采用金刚石微粉人工 steel 抛光. 采用显微维氏硬度计测定表面变质层硬度梯 为了更清晰获得M5ONiL钢磨削表面形貌特 度（结果换算成洛氏硬度），X射线残余应力仪测定 征，利用原子力显微镜得到三维形貌像（图2(a)和 其残余应力场，采用光学显微镜(OM)、原子力显 截面轮廓图（图2(b).可以看出，M50NL钢磨削表 微镜观察表面粗糙度和微观形貌：采用透射电子显 面有很明显的磨削沟痕，进一步说明材料更多的是 微镜(TEM)分析表面变质层微观组织结构及厚度. 塑性去除 (a) 500 90.0 目 90.0 67.5 22.5 -500 45.0 45.0 1.5 2.50.00.0 67.5 102030405060708090 x um 图2M5ONiL钢磨削表面三维形貌(a)和截面轮南图(b) Fig.2 AFM 3D map (a)and profile (b)of the M50NiL steel grinding surface 用Arola和Ramulu关于应力集中的经验公 式中，R。为平均粗糙度，R,为波峰到波谷最大值，p 式3-14（式(1）)，对磨削表面应力集中系数进行了 为缺口底部的曲率半径，z为10个点平均值. 计算，相关数据结果如表2所示.磨削表面应力集 表2M50NiL钢磨削表面粗糙度指标及应力集中系数Kt Table 2 Surface roughness and stress concentration factor 中系数Kt为1.22，较低. Kst of M50NiL steel grinding surface Kt=1+2 ()(是) Ra/nm Ry/nm Rz/nm p/nm Kat (1) 53.7 643 33.8 94541.22