德国是世界上机械制造强国，也是金属切削技术领先的国家之一。在德国机械加工企业流传着这样一句名言：企业的红利在刀尖上。中国也有一句名言：“千里之堤，溃于蚁穴”。刀具刃口微观缺陷（蚁穴），却影响着刀具的性能及寿命这个“千里之堤”。可见刀具刃口技术是个值得重视的大问题。
随着现代加工技术的高速发展，刀具滞后现象日益突出，特别是刃磨技术跟不上形势发展要求，磨退火极为普通，磨裂现象到处可见，严重影响企业的发展与进步。
1、何谓磨退火？何谓磨削裂纹？
碳素工具钢工具淬火回火后硬度为60~65HRC，通用高速钢刀具淬火回火后硬度为64.5~66.5HRC，高性能高速钢为66~67.5HRC，在刃磨和以后的修磨过程中，由于高速旋转的砂轮和刃口亲密接触产生磨削热，如果此时的温度超过该钢的回火温度，就会致使刃口硬度下降，人们把这种硬度下降的现象叫磨退火。
磨削裂纹是淬火态或残留奥氏体（rR）较多的工件经磨床磨削后所产生的裂纹。这种裂纹不是在磨削过程中而是在磨削结束之后产生的。裂纹的深度大约为0.1~0.2mm，初看觉得好象很懵。当用酸蚀时，裂纹显而易见。图1和图2是磨削裂纹的示意图。
笔者1968年大学毕业后在工具行业工作了近半个世纪，深知各工具厂对磨退火问题十分重视，但还是屡禁不止，几乎在每个工具厂都会发生，不过是数量和程度之分罢了。高速钢刀具磨退火的轻重程度可以从被磨面颜色判定，往往呈黄色、兰色、深灰色、黑色，颜色越深，表明刃口受热温度越高，退火程度越严重，硬度下降值越大。磨退火严重时工件表面会产生细而浅的磨削裂纹。磨退火和磨削裂纹是一双难兄难弟，遭遇都十分悲哀。
2、产生磨削裂纹的原因
工具钢淬火后的组织是M+rR，故处于膨胀状态。如果将其快速加热到100℃左右并迅速冷却时，将发生第一次收缩，继续加热到300℃左右发生第二次收缩。第一次收缩仅发生在表面，基体仍处于原膨胀状态，从而使表面层承受拉应力而产生微裂纹。这种裂纹称之为第一种磨削裂纹[2]。当磨削热升高使表面达到300℃时，因发生第二次收缩再次引起磨削裂纹。也就是说，磨削裂纹有两种，而且，磨削面与基体的膨胀收缩的差值，按图3所示，随着磨削面温度的下降而增大，因此，在磨削以后明显出现了肉眼可见的裂纹。
马氏体的膨胀与收缩随钢中含碳量的增加而增大，故碳素工具钢和渗碳淬火钢产生的磨削裂纹尤为严重。此外，淬火钢中的残留奥氏体，因磨削热催化转变成马氏体，这种新生的马氏体又集中于工件表面，从而加大了工件表面应力，由于持续对之磨削，对工件既是压力，又是拉力，助长磨削裂纹的产生。
3、磨削裂纹的特征
磨削裂纹不同于锻造及淬火裂纹，轻的磨削裂纹呈垂直于磨削方向的平行线，就是上述的第一种裂纹。较严重的磨削裂纹呈龟甲状，其深度0.03~0.15mm不等，属第二种裂纹。图4为磨削裂纹典型的例子，图5为高速钢麻花钻磨花钻磨削裂纹的图片。为清晰地显示磨削裂纹，可采用酸蚀或磁粉探伤。Cr12MoV钢制滚丝模磨削裂纹和二次淬火烧伤区见图6.
图3 说明磨削裂纹成因的示意图 图4磨削裂纹的两种形态
图5 高速钢钻头磨削裂纹10%硝酸酒精浸蚀 1×
4、防止磨削裂纹的方法
为了防止磨削裂纹的产生，工厂从磨削工艺和热处理两方面解决。
（1）磨削工艺方面
磨削裂纹是由于磨削热所致，所以降低磨削热是解决磨削裂纹的关键。大部分工厂都采用温磨，即加有冷却液，无论采取何法都不可能使冷却液同时到达磨削面，因此无法抹去磨削点产生的磨削热。冷却液只能使砂轮和工件在磨削点瞬间磨削走过后冷却工件和砂轮。同时因冷却液对被磨工件的磨削点起淬火作用，因而事实上会加剧磨削裂纹的产生。如果采用干磨削，如成型铣刀、滚刀等刃磨，磨削进给量较小粗磨时为0.02~0.04mm，精磨时为0.005~0.01mm，可以有效地减少磨削裂纹，但干磨对工人健康、环保不利，必须有相应的防范措施。
选择硬度较软、粒度较粗的砂轮来磨削，可以降低磨削热，但粗细应根据具体工件而定，既要不裂，更要工件表面光亮。
分粗、细磨削是一种很理智的选择，粗磨选用粒度较粗的砂轮磨，便于强力磨削，提高效率，然后再用粒度较细的砂轮精磨。
选用粒度较为锋利的砂轮，及时清除砂轮表面的切屑，减少切刀深度，增加走刀次数，减少工作台速度，一般取1~2m/min。另外，选对合适的冷却液也是减少磨削裂纹的一种方法。例如，某工具公司生产全磨制钻头，以前用进口油冷却，很少磨裂，改用国内某油品厂的油，磨裂的几率大大增加。说明冷却液在磨削工艺中也是很重要的。
（2）热处理方面
从以上分析我们知道，产生磨削裂纹的根本原因在于淬火后的马氏体处于一种膨胀状态，有应力存在，所以淬火后应及时进行回火。
第一种磨削裂纹是淬火件在快速加热至100℃左右，并迅速冷却时产生的，所以，为防止这第一种磨削裂纹，工件应在150~200℃回火，用碳素工具钢及低低合金工具钢制造的工模具，应密切关注。第二种磨削裂纹是工件在磨削过程中继续升温到300℃时，表面再次产生收缩而产生的。为防止此类裂纹出现，则工件应在300℃左右回火，回火保温时间3h以上，有些钢件在300℃左右有回火脆性，设法避免或改用其他材质代替。
有时经一次回火后仍会产生磨削裂纹，应第二次回火或人工时效，实践证明，这个方法很奏效。
有时刀具要求硬度不高，而零件外观表面要求很高时，可将回火温度提高到400℃左右，如用Cr12MoV钢制滚丝模，有的就是提高温度回火工件表面不会出现磨削裂纹。
φ8~16mm高速钢制全磨钻，如整体淬硬，磨削时在出沟处磨裂的几率很大，严重时磨裂50%以上，改进热处理工艺，盐浴淬火加热只浸到刃长的4/5，保证出沟处硬度≤61HRC，这样就不再发生磨削现象。
残留奥氏体是不稳定组织，有转变成马氏体的倾向，为减少和消灭（事实上不可能）之，热处理应采取相应的技术措施。淬火加热温度不宜过高、保温时间不宜过长，回火一定要充分，用碳工具钢、低合金工具钢及Cr12MoV等制作的刀具，在刃磨前可补充冷处理或深冷处理，对减少和杜绝磨削裂纹有积极效应。
刀具设计结构力求实用合理，防止磨削中局部出现热积聚导致磨削裂纹产生，适当加大过渡区圆角、和棱、沟、槽处圆弧。举一实例说明：
用M2钢制φ120~140mm×40~70mm滚丝模（国家标准将滚丝模列为刀具类）原热处理工艺为860℃盐浴预热，1220~1225℃加热，580~620℃中性盐浴分级后240~260℃硝盐等温，淬火晶粒度10~10.5级560~×1h×4次回火后硬度为64.5~65.5HRC。滚丝模在磨削过程中发现磨削裂纹。分析认为，滚丝模韧性高，强度和耐磨性一般，硬度和红硬性是次要指标。因而将原硬度要求62~65HRC改为60~62HRC。原工艺还存在rR多和回火不充分之嫌。所以对工艺进行改革：
a、将淬火加热温度降低20℃，加热时间延长50%，
b、500~550℃中性盐浴分级后250℃×2h硝盐等温后空冷，
c、第一次回火用590℃，后三次回火用550℃。
改进热处理工艺后的滚丝模硬度为61~62HRC，磨削裂纹消失，刀具寿命提高3~4倍。
另外硬度高低亦是影响磨裂的一个因素。人们从实践中体会到：高硬度比低硬度磨裂的可能性大得多，鉴于此，我们不能偏面的追求高硬度。HSS-E钢制刀具虽能达到67~70HRC的高硬度，但在现实当中行不通，不光是脆性大，而且容易磨裂。我们要给高性能高速钢制刀具的硬度以科学定位，除车刀等要高红硬性的简单刀具外，一般刀具将硬度定格在66~67.5HRC，比较切合实际。
除了上述一系列措施外，人的因素千万不可小视，要充分发挥人的主观能功作用，努力提高刃磨技能，我们就一定能把磨削裂纹降到最低限度，为企业节能增效。
参考文献
[1] 赵步青·关于刃磨退火问题[J]·五金科技·2005（5）：22
[2] 大和久重雄[O]·热处理缺陷及对策150问
[J]·费从荣译蔡慰望校·国外金 属热处理·1986（6）增剂：27~28
作者简介：赵步青，男，1943年12月生，江苏阜宁县人，高级工程师，已发表论文及适用文章240多篇，出版热处理专著4部,协编图书两部。研究方向：工模具热处理工艺。
(本平台"常州精密钢管博客网"的部分图文来自网络转载，转载目的在于传递更多技术信息。我们尊重原创，版权归原作者所有，若未能找到作者和出处望请谅解，敬请联系主编微信号：steel_tube，进行删除或付稿费，多谢!)