·360 工程科学学报，第40卷，第3期 0.9 0.8 (a） (b) a=0.1m·s 0.8 .=3.5 m.min-t 0.7 0.7 三0.6 0.6 0.5 a=0.1m‘g 0.5 ,=50 mmin 0.4 30 0.4 40 50 60 4 vm·s) v/(m .min-y 0.9 (c) 0.8 0.7 0.6 0.5 0=50m…s-1 .=3.5m'min 0.4 0.05 0.10 0.15 0.20 a/mm 图2表面粗糙度随磨削参数的趋势.(a)砂轮线速度：(b)轴向进给速度：()径向进给量 Fig.2 Trend of the surface roughness with the grinding parameters:(a)grinding speed:(b)axial feed speed:(e)radial feed 粗糙 1200r ·显微硬度 21000 2.2显微硬度 ·磨削温度 ,1000 727℃ 800 如图3建立了磨削温度与表面显微硬度的关 800 500℃ 600盘 系，图中的三条直线由上至下分别为淬火与回火烧 400显 600 .350℃ 伤温度分界线、高温和中温回火烧伤温度分界线、回 200 火烧伤与低温回火温度分界线，经过渗碳淬火处理 400 0 后，齿面为淬火马氏体组织，齿面硬度在HV667~ 12345678910111213141516 试验编号 745.4网.可以看出，当工件表面磨削温度低于350℃ 图3表面硬度与磨削温度的关系 时，工件表面的显微硬度变化不大，这是由于在此温 Fig.3 Relationship of surface hardness and grinding temperature 度区域内不发生回火烧伤，磨削表面处于低温回火 状态，马氏体转变为低温回火马氏体，其硬度与淬火 图4反映了不同磨削参数下齿面表层及次层的 马氏体相当回：当工件表面的磨削温度大于350℃ 显微硬度变化趋势，20 CrMnTi齿轮经渗碳淬火处理 且小于500℃时，工件表面的显微硬度明显低于原 后会形成0.8~1.2mm的淬火硬化层，其表面硬度 始表面硬度，此时，表面发生中温回火烧伤，马氏体 可以达到HV667~745.从图中可以看出，在v.=50 转变为硬度较低的回火屈氏体0：当工件表面的磨 m's,w=3.5mmin,ap=0.2mm的磨削参数 削温度大于500℃但未超过相变温度727℃时，表 下，试件表面硬化，且硬化程度大约为20%，而次表 面显微硬度急剧下降，远低于原始表面硬度（如 面硬度显著下降，这是因为：当表层磨削温度超过相 7"),这主要归结于表面发生高温回火烧伤，马氏体 变温度Ac,(727℃)时，发生二次淬火烧伤，表层表 转变为硬度比回火屈氏体更低的回火索氏体0：当 现为硬脆性特征，次表层发生回火烧伤，马氏体转变 工件表面的磨削温度高于材料的相变温度727℃ 为回火屈氏体和回火索氏体，其硬度远低于淬火马 时，由于发生淬火烧伤，出现二次淬火马氏体，显微 氏体，因此出现次表层硬度显著下降的现象；磨削力 硬度增大，但表面组织很脆，使得齿轮在运转过程中 的强化效应和磨削热软化效应是磨削接触区域中硬 易发生剥落的现象m. 度变化的主要原因，磨削力使得塑性变形区域的晶工程科学学报，第 40 卷，第 3 期 图 2 表面粗糙度随磨削参数的趋势． ( a) 砂轮线速度; ( b) 轴向进给速度; ( c) 径向进给量 Fig． 2 Trend of the surface roughness with the grinding parameters: ( a) grinding speed; ( b) axial feed speed; ( c) radial feed 粗糙． 2. 2 显微硬度 如图 3 建立了磨削温度与表面显微硬度的关 系，图中的三条直线由上至下分别为淬火与回火烧 伤温度分界线、高温和中温回火烧伤温度分界线、回 火烧伤与低温回火温度分界线，经过渗碳淬火处理 后，齿面为淬火马氏体组织，齿面硬度在 HV 667 ～ 745. 4 ［8］． 可以看出，当工件表面磨削温度低于 350 ℃ 时，工件表面的显微硬度变化不大，这是由于在此温 度区域内不发生回火烧伤，磨削表面处于低温回火 状态，马氏体转变为低温回火马氏体，其硬度与淬火 马氏体相当［9］; 当工件表面的磨削温度大于 350 ℃ 且小于 500 ℃时，工件表面的显微硬度明显低于原 始表面硬度，此时，表面发生中温回火烧伤，马氏体 转变为硬度较低的回火屈氏体［10］; 当工件表面的磨 削温度大于 500 ℃ 但未超过相变温度 727 ℃ 时，表 面显微硬 度 急 剧 下 降，远低于原始表面硬度( 如 7# ) ，这主要归结于表面发生高温回火烧伤，马氏体 转变为硬度比回火屈氏体更低的回火索氏体［10］; 当 工件表面的磨削温度高于材料的相变温度 727 ℃ 时，由于发生淬火烧伤，出现二次淬火马氏体，显微 硬度增大，但表面组织很脆，使得齿轮在运转过程中 易发生剥落的现象［11］． 图 3 表面硬度与磨削温度的关系 Fig． 3 Ｒelationship of surface hardness and grinding temperature 图 4 反映了不同磨削参数下齿面表层及次层的 显微硬度变化趋势，20CrMnTi 齿轮经渗碳淬火处理 后会形成 0. 8 ～ 1. 2 mm 的淬火硬化层，其表面硬度 可以达到 HV 667 ～ 745． 从图中可以看出，在 vs = 50 m·s － 1，vw = 3. 5 m·min － 1，ap = 0. 2 mm 的磨削参数 下，试件表面硬化，且硬化程度大约为 20% ，而次表 面硬度显著下降，这是因为: 当表层磨削温度超过相 变温度 Ac1 ( 727 ℃ ) 时，发生二次淬火烧伤，表层表 现为硬脆性特征，次表层发生回火烧伤，马氏体转变 为回火屈氏体和回火索氏体，其硬度远低于淬火马 氏体，因此出现次表层硬度显著下降的现象; 磨削力 的强化效应和磨削热软化效应是磨削接触区域中硬 度变化的主要原因，磨削力使得塑性变形区域的晶 · 063 ·