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磨削燒傷是齒輪熱處理后磨齒過程中最大的危害。本文在實踐的基礎(chǔ)上提出酸蝕法檢測磨削燒傷的方法，并加以對比論證。

齒輪熱處理后磨齒的目的是糾正熱處理過程中的變形，提高齒輪精度、降低噪聲。齒輪的疲勞性能跟齒面的表面硬度、表面應(yīng)力分布以及表面顯微組織等有關(guān)。齒輪工作時的接觸應(yīng)力、磨削后嚙合齒間接觸精度的提高，降低了接觸疲勞應(yīng)力集中的可能，有助于接觸疲勞壽命的提高。齒輪零件的表面層在磨削過程產(chǎn)生燒傷將使產(chǎn)品性能和使用壽命大幅下降，甚至根本不能使用，造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題。為此，生產(chǎn)企業(yè)一方面應(yīng)通過執(zhí)行正確、科學(xué)的工藝規(guī)范，減輕和避免出現(xiàn)磨削燒傷現(xiàn)象；另一方面， 應(yīng)通過加強(qiáng)對零部件的過程檢驗，及時發(fā)現(xiàn)不合格工件，并實時監(jiān)控正在進(jìn)行磨削過程的工藝狀況。

01、磨削燒傷的機(jī)理

砂輪磨削時，由于磨削區(qū)域的瞬時高溫（一般為900~1500 ℃）達(dá)到相變溫度以上時，導(dǎo)致零件表層金相組織發(fā)生變化，一般大多表面的某些部分出現(xiàn)氧化變色。這使表層金屬強(qiáng)度和硬度降低， 并伴有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，甚至出現(xiàn)微觀裂紋，這種現(xiàn)象稱為“磨削燒傷”，過程如圖1所示。當(dāng)磨削表面產(chǎn)生高溫時，如果散熱措施不好， 很容易在工件表面發(fā)生二次淬火及高溫回火。 

圖 1  磨削燒傷

02、齒輪表層金相組織的變化及危害

磨削燒傷后，齒輪表層金相組織會發(fā)生變化并產(chǎn)生一些不良后果。 

淬火裂紋：磨削工件表面層的瞬間溫度超過鋼種的AC1 727 +（30~50）℃，在冷卻液的作用下形成二次淬火馬氏體，而在表層下，由于溫度梯度大，時間短，只能形成高溫回火組織，這就會在表層和次表層之間產(chǎn)生拉應(yīng)力，而表層為一層薄而脆的二次淬火馬氏體，當(dāng)表層承受不了拉應(yīng)力時，將產(chǎn)生裂紋。 

淬火燒傷：當(dāng)磨削區(qū)溫度超過相變溫度 AC1  727+（30~50）℃時，工件表層局部區(qū)域就會變成奧氏體，隨后受到冷卻液及工件自身導(dǎo)熱的急速冷卻作用而在表面極薄層內(nèi)出現(xiàn)二次淬火馬氏體，次表層為硬度大為降低的回火索氏體，這就是二次淬火燒傷。 

退火燒傷：如果磨削區(qū)溫度超過了相變溫度， 而磨削區(qū)域又無冷卻液進(jìn)入，表層金屬將產(chǎn)生退火組織，表面硬度將急劇下降，這種燒傷稱為退火燒傷。 

回火燒傷：指當(dāng)磨削區(qū)溫度顯著地超過鋼的回火溫度但仍低于相變溫度時，工件表層出現(xiàn)回火屈氏體或回火索氏體軟化組織的情況。 

03、磨削燒傷的檢測方法

目前磨削燒傷的檢測方法有：觀色法、酸蝕法、顯微硬度法、金相檢測法和磁彈法 ( 巴克豪森噪聲法 )。我公司根據(jù)實際需求，結(jié)合加工工藝流程， 選用的是酸蝕法檢測磨削燒傷。酸蝕方法1（硝酸溶液酸蝕法）步驟包括：預(yù)清洗→預(yù)加熱→酸浸腐蝕（硝酸 + 甲醇溶液）→ 沖洗→脫水→漂白（鹽酸 + 甲醇溶液）→沖洗→中 和→沖洗→脫水→防銹等11個步驟。方法1每次酸蝕檢測磨削燒傷前需要配制酸蝕溶液，配制好溶液之后需要用酸堿中和滴定的方法檢測酸蝕溶液酸的體積百分比濃度。二次回火區(qū)的顏色為淺褐色至黑色，即顏色深于正常酸蝕表面的均勻灰色；再次淬火區(qū)顏色為淺灰色至白色，周圍有淺褐色至黑色邊界；最終對其進(jìn)行燒傷等級評定。燒傷等級評定是根據(jù)磨削燒傷的面積和磨削燒傷的程度進(jìn)行判定，分為4個等級，分別是A、B、D、E，如圖2~5 所示。近期，客戶推薦使用方法2抗渣劑技術(shù)進(jìn)行酸蝕，抗渣劑溶液酸蝕法包括預(yù)清洗→預(yù)加熱→硝酸水溶液腐蝕（硝酸 + 水 + 抗渣劑 溶液）→烘干→沖洗→防銹等 6 個步驟。

酸蝕過程：把清洗干凈的零件放到硝酸水溶液腐蝕（硝酸+水+抗渣劑溶液）中，不停晃動零件，保持一定時間，要求表面形成均勻的黑色氧化膜，取出零件沖洗干凈，進(jìn)行脫水，脫水之后把零件放入漂白液（鹽酸+甲醇溶液）進(jìn)行漂白，不停晃動，保持若干秒，表面得到均勻的灰色，取出后進(jìn)行沖洗，中和， 再沖洗，脫水，烘干之后采用目測方法對零件表面進(jìn)行檢查，評判是否存在磨削燒傷。

其評定方法同方法1。對上述兩種檢驗方法進(jìn)行綜合對比。 

步驟對比：方法2步驟少、 簡便快捷，方法1步驟多，同一件零件酸浸檢測燒傷時，方法2明顯比方法1便捷。

經(jīng)濟(jì)性對比：方法1使用的化學(xué)試劑硝酸、鹽酸、甲醇都便宜，方法2使用的 Anti-Smut 100抗渣添加劑每桶25 kg，費用約3萬元，其特性見表。

按一年的使用量來看，方法2的費用還是要高很多。 

綜上所述，得出結(jié)論：方法2步驟少，縮短檢測流程，節(jié)省檢測時間，提高檢測效率，酸蝕靈敏度較高，所使用的化學(xué)制劑少。由于使用的是硝酸水溶液，溶液使用時間很長，配置一次溶液可使用長達(dá)4～6個月。建議航空航天類檢測要求比較嚴(yán)格的產(chǎn)品使用此方法。方法1流程稍多，檢測時間稍長，溶液使用時間短，使用一 段時間溶液就渾濁了，需要經(jīng)常更換，并且每次需要檢測溶液體積百分比，靈敏度也沒有方法2高，一般適合汽車齒輪類零件企業(yè)常規(guī)檢測。 

04、結(jié)語

磨削燒傷是齒輪熱處理后磨齒過程中最大的危害，必須盡力克服，以避免產(chǎn)生售后質(zhì)量問題。酸蝕法檢測磨削燒傷是相對簡便易行、科學(xué)規(guī)范的檢測方法，從檢測步驟對比， 方法2省人工，速度快，靈敏度更高；從經(jīng)濟(jì)性對比，方法1經(jīng)濟(jì)實用。各企業(yè)可根據(jù)自身實際需求進(jìn)行選用。