1  簡(jiǎn)介 

熱處理裂紋的分類：非淬火裂紋——表面龜裂、表面邊緣T型裂紋；淬火裂紋——縱裂（組織應(yīng)力型）、弧裂（局部拉應(yīng)力型）、大型工件淬火裂紋（縱斷、橫斷）、邊廓表面裂紋（局部拉應(yīng)力型）、脫裂、第二類應(yīng)力裂紋。

2  縱裂 

⑴縱裂的宏觀形態(tài) 

沿細(xì)長(zhǎng)零件表面啟裂，在沿縱向擴(kuò)展的同時(shí)，又以垂直表面的方向向截面內(nèi)部擴(kuò)展，形成外寬內(nèi)尖的楔形裂口。縱裂的擴(kuò)展總是終止于截面的中心處附近，外觀上看縱向單條裂紋和橫截面上的楔形裂口，是縱裂的基本宏觀形態(tài)。

⑵縱裂的形成條件 

淬透是縱裂形成的必要條件。小工件淬透后的應(yīng)力狀態(tài)屬于組織應(yīng)力型殘余應(yīng)力，一般情況下組織應(yīng)力的切向應(yīng)力顯著大于軸向應(yīng)力。因此形成組織應(yīng)力型殘余應(yīng)力是縱裂的應(yīng)力條件。 

⑶縱裂預(yù)防措施 

①采用較緩慢的冷卻介質(zhì)，如油等 。也可用水、油雙液淬火，但水、油雙液淬火對(duì)于一些小件無(wú)實(shí)際使用價(jià)值。 

②工件加熱避免過(guò)熱，出爐后可適當(dāng)預(yù)冷，淬火后及時(shí)回火。 

③加強(qiáng)技術(shù)管理技術(shù)培訓(xùn)，切實(shí)對(duì)有關(guān)工藝操作人員進(jìn)行淬裂理論教育。

3  弧裂 

⑴弧裂形成的條件 

應(yīng)同時(shí)具備整體快速冷卻、不能淬透、具有弧裂的幾何敏感部位的結(jié)構(gòu)形式。

⑵幾何敏感部位的結(jié)構(gòu)形式 

有孔洞、凹面和碗面、截面尺寸突變、軸肩。 

⑶幾何敏感部位的緩冷效應(yīng) 

具有上述結(jié)構(gòu)形式在淬火冷卻過(guò)程中的主要作用是顯著降低那里的實(shí)際冷卻速度，產(chǎn)生緩冷效應(yīng)。 

⑷幾何敏感部位處的組織 

幾何敏感部位緩冷效應(yīng)，要么使局部未淬硬產(chǎn)生淬火屈氏體并處在馬氏體的包圍之中（在金相的宏觀或微觀上可看出）；要么淬硬層被局部明顯減薄。在熱處理生產(chǎn)中產(chǎn)生的弧裂中，前一種占絕大多數(shù)。 

⑸弧裂的形成擴(kuò)展方式及典型宏觀形態(tài) 

弧裂首先在幾何敏感部位的表面上形成，并由此沿曲（弧）面先向截面內(nèi)部定向擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)可穿越零件的其余截面，再向零件的外表面延伸，直到在那里呈弧形露出；嚴(yán)重時(shí)常使相應(yīng)部位沿弧裂脫落（或經(jīng)敲擊即可脫落）。開裂面通常為形狀各異的曲（?。┟?，最典型的是從幾個(gè)不同的方向觀察時(shí)都呈弧形，是判定弧裂的重要依據(jù)。對(duì)存在于幾何敏感部位上并可引起應(yīng)力集中效應(yīng)的因素（如尖銳拐角），并不誘發(fā)或促進(jìn)弧裂的產(chǎn)生。

 ⑹弧裂的預(yù)防措施 

①實(shí)施局部強(qiáng)冷： 

對(duì)于可能引起弧裂的零件，要考慮對(duì)幾何敏感部位進(jìn)行局部強(qiáng)冷（高溫區(qū)間）的可能性和實(shí)施方法。 

②實(shí)施局部弱冷： 

對(duì)于可能引起弧裂的零件，要考慮對(duì)幾何敏感部位進(jìn)行局部弱冷（高溫區(qū)間）的可能性和實(shí)施方法。最典型的當(dāng)屬堵孔淬火，讓孔內(nèi)在高溫區(qū)內(nèi)冷速更緩，并全部轉(zhuǎn)變成屈氏體組織。 ③實(shí)施低溫區(qū)緩冷的淬火方法。

4  大型零件淬火裂紋 

⑴大型零件淬火殘余應(yīng)力為熱應(yīng)力型 

淬火介質(zhì)的冷卻能力越強(qiáng)、截面尺寸越大、加熱溫度越高,淬火殘余應(yīng)力越大。

⑵應(yīng)力作用方式與開裂原因 

冷卻末期，外層金屬已冷到低溫，內(nèi)部金屬的溫度必然高于外層。當(dāng)其繼續(xù)降溫時(shí)，因伴隨體積收縮受到外層金屬的強(qiáng)力約束，而在中心部位產(chǎn)生三維拉應(yīng)力，最大拉應(yīng)力作用在截面的中心處。金屬力學(xué)性能理論表明，金屬在三維拉應(yīng)力作用下，大大約束了塑性變形能力，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，極易產(chǎn)生低應(yīng)力脆性斷裂；這就是具有珠光體組織的大件心部金屬，在熱應(yīng)力型應(yīng)力作用下形成裂紋的根本原因。

⑶斷口特征

①短圓柱型： 

常為縱向裂開，當(dāng)高度為直徑的兩倍左右時(shí)，有橫斷現(xiàn)象。多見于碳素工具鋼，這些零件中心往往存在網(wǎng)狀滲碳體，降低鋼的強(qiáng)度并沿其擴(kuò)展。 

②軸類： 

當(dāng)軸向與切向最大拉應(yīng)力超過(guò)零件中心處材料的強(qiáng)度時(shí)，首先在該處開裂。隨后在淬火應(yīng)力的作用下，裂紋分別沿縱向和橫向由內(nèi)向外擴(kuò)展，直到在外表面露出裂紋。但是裂紋也可能終止于內(nèi)部某處成為內(nèi)裂。當(dāng)殘余應(yīng)力足夠大時(shí)，可能在淬火末期自行完全斷開。然而更多時(shí)候是在露出零件表面裂紋的基礎(chǔ)上，通過(guò)機(jī)加工等辦法而顯現(xiàn)。在長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于直徑的時(shí)候，橫斷比縱裂更多見，而且同一零件上可能產(chǎn)生多處橫斷或縱裂。裂紋源通常位于截面中心處，當(dāng)截面中心附近區(qū)域存在冶金缺陷時(shí)，裂紋源才可能偏離截面中心處。

③齒圈類： 

一般為中碳鑄鋼制造，只能形成徑向裂紋。裂源為橫斷面的幾何中心處或鑄造的熱節(jié)點(diǎn)處，并由此通過(guò)齒圈中心的徑向面，由里向外擴(kuò)展，最終裂開。 

④炸裂的內(nèi)裂： 

炸裂是有傷害危險(xiǎn)的開裂，應(yīng)注意防范。炸裂發(fā)生在冷卻末期以后。 

⑤斷口特征： 

斷裂面平齊，無(wú)明顯塑性變形發(fā)生，呈典型的脆性斷口。 

⑷內(nèi)部冶金缺陷的作用 

大件截面中心及其附近，是熱應(yīng)力型應(yīng)力的最大拉應(yīng)力存在和作用的位置，這里又是許多冶金缺陷產(chǎn)生或存在的部位。這些缺陷是重要的促裂、誘裂因素，也是大件淬裂的天然裂源和直接原因。由于種種原因的制約與影響，目前我國(guó)大型鑄鍛件的綜合冶金質(zhì)量還很不理想，因而成為影響大件淬裂的最重要的實(shí)際因素之一。     應(yīng)當(dāng)注意的是：存在于大型零件表面上的一切能引起應(yīng)力集中效應(yīng)的因素，在淬火過(guò)程中，決無(wú)誘發(fā)和促進(jìn)裂紋作用。故此，熱處理之前不必要清除大型鑄鍛件的表面缺陷。

⑸大件淬裂的預(yù)防措施 

①利用熱處理基本應(yīng)力的交互作用和雙重作用特征，設(shè)計(jì)或改進(jìn)大件的淬火工藝； ②利用預(yù)冷降溫的方法； ③淬火冷卻不進(jìn)行到低溫； ④及時(shí)回火注意回火冷卻方法。