40Cr钢磨削强化工艺试验与温度场仿真研究

摘要

磨削强化是利用磨削加工中的热量和机械作用直接对零件表面进行强化处理的新技术，可将磨削加工与表面强化复合为一体，从而省去感应淬火工序，降低能耗，简化生产工艺，充分有效地利用磨削热。 本文以40Cr钢为研究对象，采用棕刚玉砂轮在MMD7125平面磨床上进行了磨削强化工艺试验，采用分块试件夹丝半人工热电偶测温技术获得了不同磨削用量与冷却条件下的磨削强化温度变化曲线；利用HSX-1000型显微硬度测试仪测定了磨削强化层的显微硬度；利用 MM6金相显微镜和数码相机拍摄了强化层的金相组织形貌照片；对强化效果与强化机理进行了探讨；运用ANSYS有限元分析软件，对磨削强化温度场进行了模拟，并对强化层深度进行了预测。 研究结果表明：通过磨削参数的优化，可以获得磨削强化所要求的升温速度、最高温度、温度作用时间和冷却速度；获得了比感应淬火更优的强化层组织与强化效果，完全硬化区组织为更加细小的针状马氏体，显微硬度高达HV800以上，完全硬化层深度可达1mm；磨削强化层金相组织、显微硬度和硬化层深度均满足表面强化要求；仿真得到的温度和实测温度基本吻合，强化层深度的预测也基本准确，建立的模型可以用于磨削强化温度的预估以及强化层深度的预测。