5  邊廓裂紋

⑴邊廓裂紋的形成條件 

①只能產(chǎn)生在尖棱角或外輪廓的附近； 

②快速淬火冷卻條件下； 上述兩項決定了裂紋形成處的組織應(yīng)力值極大（組織轉(zhuǎn)變快，截面溫差小）。并且裂紋形成于淬火初期，此后隨著冷卻時間的延長，裂紋迅速擴(kuò)展。在制定熱處理工藝時必須要了解邊廓裂紋的這個特點。

 ⑵邊廓裂紋的宏觀特征 

在輪廓或邊棱的附近，并與之基本平行的單條或多條毛細(xì)裂紋；外寬內(nèi)尖與零件外表面基本垂直且裂紋較淺。 

⑶加熱溫度及應(yīng)力集中因素的影響 

①邊廓裂紋在較低的淬火溫度下就能產(chǎn)生，正常淬火溫度已發(fā)育長大，過熱條件下嚴(yán)重擴(kuò)展。

②一般應(yīng)力集中因素不產(chǎn)生影響，但表面機(jī)加工刀痕例外。在具有圓形輪廓的淬火零件上，邊棱附近產(chǎn)生的邊廓裂紋，幾乎都是沿著圓形的機(jī)加工刀痕形成和擴(kuò)展的。這是因為邊棱附近的加工刀痕，恰好處在這類裂紋賴以形成的表面局部合成拉應(yīng)力場的作用范圍內(nèi)。 

⑷邊廓裂紋的預(yù)防措施 

①選用較緩和的淬火冷卻介質(zhì)； 

②淬火冷卻介質(zhì)的溫度不可低于15℃，當(dāng)?shù)陀?℃裂紋已不可避免； 

③加強(qiáng)人員培訓(xùn)和加強(qiáng)熱處理生產(chǎn)的技術(shù)管理。

6  脫裂 

在某些回轉(zhuǎn)體零件（如車輪、齒輪等）和圓柱體零件（如軸、銷類）淬火時，有時在輪緣、齒圈和軸肩等部位乃至全部脫（崩）落的淬裂現(xiàn)象，就是脫裂。

⑴脫裂的形成規(guī)律 

①脫裂的產(chǎn)生的條件：     

熱處理條件：表面加熱淬火回轉(zhuǎn)體零件和圓柱體零件，也產(chǎn)生在普通淬火的該類零件上。大多數(shù)脫裂產(chǎn)生在水冷淬火工藝條件下，油冷很少見。 

金相條件：大量金相分析確定，在形成脫裂的區(qū)域附近，有馬氏體和屈氏體兩相組織存在是脫裂形成的必要且充分條件。     

表面淬火時，在馬氏體組織和原始組織區(qū)的珠光體型組織的分布，一般由相應(yīng)的工藝條件決定。從工藝上采取措施（如端部留軟帶），消除截面組織的差異，便消除了脫裂賴以產(chǎn)生的組織條件。     

普通淬火時，通常由于局部幾何結(jié)構(gòu)的緩冷效應(yīng)決定。如軸肩截面過渡處便是可能產(chǎn)生緩冷效應(yīng)幾何結(jié)構(gòu)形式。由于不同原因（如水溫過高）造成淬火介質(zhì)冷卻能力下降，導(dǎo)致軸類零件的端面、軸階端面和其它具有局部幾何結(jié)構(gòu)緩冷效應(yīng)的部位產(chǎn)生截面組織差異，進(jìn)而形成脫裂。 

脫裂的形成和擴(kuò)展都在全馬氏體組織區(qū)內(nèi)進(jìn)行的。生產(chǎn)中形成的大多數(shù)脫裂，都是在馬氏體無過熱特征的情況下產(chǎn)生的，個別情況下也有馬氏體十分粗大的現(xiàn)象。 

⑵脫裂的形成、擴(kuò)展方式和宏觀形態(tài)  

①脫肩：軸輥類零件的脫肩過程，先在端面的肩處（或邊棱）附近啟裂，通常多處同時（同一圓周或相距較近的同心圓上），然后沿垂直表面的方向向截面內(nèi)部擴(kuò)展，也同時沿圓周方向擴(kuò)展為圓周裂紋；繼而改向，沿圓弧面繼續(xù)在截面內(nèi)部朝軸肩附近的軸外圓表面上擴(kuò)展，最終在此處露出外圓表面而呈弧形裂紋。

②脫圈：齒輪的脫圈首先在齒圈與輻板截面過渡處的拐角上開裂，然后由此向截面內(nèi)部（沿弧面）擴(kuò)展，同時也沿拐角（常為尖角）作周向擴(kuò)展，最終使齒圈脫落。 

⑶影響因素 

①冷卻速度：首先是局部冷速過快，于冷卻最快的部位上形成淬火裂紋；其次，脫裂的產(chǎn)生又是淬火件局部部位的高溫轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)冷卻顯著減緩，從而產(chǎn)生截面組織差異，并由此引起局部合成拉應(yīng)力的作用結(jié)果。在熱處理生產(chǎn)實踐中，冷速局部減緩的原因，一是局部幾何結(jié)構(gòu)自身的緩冷效應(yīng)，二是熱處理操作失誤或是操作失誤與局部幾何結(jié)構(gòu)作用的疊加。在產(chǎn)生截面組織差異的情況下，增加淬火介質(zhì)于低溫區(qū)內(nèi)的冷卻能力或淬火工件相關(guān)部位的冷卻烈度，將會顯著增加形成脫裂的危險性。 

②化學(xué)成分：鋼中含碳量的顯著提高或或些合金元素含量的增加，使鋼的淬透性顯著提高，將大大提高脫裂的敏感性。 

應(yīng)力集中：對普通應(yīng)力集中不敏感，但過深的機(jī)加工刀痕有明顯的誘裂作用。 

⑷脫裂的預(yù)防措施  

①端部留軟帶：在表面淬火的輥類、軸類零件的端部預(yù)留適當(dāng)寬度的未淬硬軟帶，能有效避免脫裂的產(chǎn)生。 

②正確選用淬火介質(zhì)：表面淬火的截面組織差異是無法避免的，在確保淬硬的前提下，盡量選用緩和的冷卻介質(zhì)。 

③局部強(qiáng)冷，但應(yīng)謹(jǐn)慎。 

④消除表面應(yīng)力集中：避免截面的尖角過渡，并把表面的粗糙度加工到高于Ra12.5。 

⑤保證化學(xué)成分，防止含碳量或殘余合金元素含量超標(biāo)。

7  脫裂原因  

⑴淬火加熱時感應(yīng)圈與工件的相對移動速度過快，造成奧氏體相變不均勻，在淬火時，一小部分相對另一部分的基體含碳（合金元素）量不同，從而形成一部分為針狀馬氏體，另一部分為板條狀，甚至為索氏體，引起組織與熱應(yīng)力的疊加形成。

(2)淬硬層不均勻，在某部分淬火形成最大切應(yīng)力位于次表層，引起縱向裂紋。

(3)材料原始組織不合理，沒有進(jìn)行正火就進(jìn)行中頻調(diào)質(zhì)。

(4)中頻調(diào)質(zhì)回火時的感應(yīng)圈移動（或工件）快，形成圈式硬度不均，即一部分回火正常，另一部分沒有很好的回火。

(5)材料的夾雜（Ｓ，Ｍｎ，硅酸鹽，塑性夾雜，非金屬夾雜等），有些在軋（鍛造）制過程中補(bǔ)軋（鍛）成長條狀，引起局部應(yīng)力集中造成裂紋。

8  檢查裂紋的方法  

檢查零件有無裂紋，最簡單、最常用的方法是將零件噴砂后用肉眼直接觀察，或使用放大鏡觀察零件的表面即可。當(dāng)用眼睛或放大鏡看不到裂紋時，還可用浸油探傷法檢查。即將零件浸入到煤油、汽油等油中，稍后取出零件用棉紗擦拭干凈，再涂以石灰粉或其他白粉，如有裂紋，則在白色部分有油滲出。有經(jīng)驗的檢查人員還可以用敲擊的方法檢查出是否有裂紋，即用小錘等輕輕敲擊零件，如果發(fā)出清晰的金屬聲音，尾音比較長，即可掣。為沒有裂紋；反之，若發(fā)出重濁的聲名，就出現(xiàn)了裂紋。還可以采用磁力探傷法及熒光探傷法檢查零件是否有裂紋。

9  預(yù)防措施

（1）降低淬火加熱溫度，縮短保溫時間。

（2）提高冷卻介質(zhì)的溫度，由0攝氏度上升到15攝氏度以上。 

（3）增加淬火介質(zhì)濃度，添加水玻璃，調(diào)整到工藝規(guī)定值上限。