机床导向板表面裂纹分析

长500mm的机床用导向板，宽60mm，厚10mm材质为9Mn2V。工艺过程：锻压→粗加工→淬火、回火→校直→平磨→时效（180℃）→精磨。在时效后，发现数块导向板表面开裂。经表面着色探伤（见图1）可看到板中央有一环形裂纹，开口较大；其他区域布有短细裂纹，大多与磨削方向垂直。

在裂纹区法向截取试样，基体组织为回火马氏体、残余奥氏体和粒状碳化物，表层区为回火托氏体和颗粒状碳化物，说明表层经高温回火处理。与磨削方向垂直的细裂纹均为沿晶裂纹，两侧无脱碳，裂纹内也未见氧化。环形裂纹的起始端裂纹较平直，呈穿晶，尾端为沿晶裂纹，裂纹两侧也无脱碳氧化。

样品经光谱分析，主要元素含量符合技术要求。

由金相分析及裂纹宏观形态可知，垂直细裂纹为磨削裂纹。环形裂纹为校直时形成的应

力裂纹，在磨削时进一步扩展。

图1

说明：导向板磨削表面裂纹分布形态。黑色条状及环形均是表面裂纹。

图2

说明：环形裂纹法向截面金相试样，经4%硝酸酒精溶液浸蚀。裂纹起始端较直，尾部呈曲折状，说明起始端为穿晶，尾端为沿晶。校直时的应力裂纹通常为穿晶，而磨削裂纹为沿晶。说明该裂纹先由校直产生，后在磨削时进一步扩展。该裂纹较深，约2.8mm。

图3

图4

图5

说明：导向板磨削面不同部位金相试样，经4%硝酸酒精溶液浸蚀。

图3为垂直细裂纹部位显微组织，裂纹曲折呈沿晶扩展，深度为0.22mm。裂纹附近区表层组织有高温回火层组织。

图4为磨削正常的表层组织形态：回火马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。

图5为磨削不当，切削量过大或冷却条件不好，造成的表层（图上方）组织因磨削热引起的高温回火组织，为回火托氏体。

图4中表层区硬度为58.0~59.0HRC，属正常的回火组织。而图5中表层硬度仅为45.0~55.0HRC，说明由于磨削热的导入促进表层发生高温回火。