淬火裂纹
淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。后者又叫时效裂纹。造成淬火开裂的原因很多，在分析淬火裂纹时，应根据裂纹特征加以区分。
淬火裂纹的特征
在淬火过程中，当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时，便会导致裂纹产生。淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的，裂纹的分布则没有一定的规律，但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。
在显微镜下观察到的淬火开裂，可能是沿晶开裂，也可能是穿晶开裂；有的呈放射状，也有的呈单独线条状或呈网状。因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹，往往是穿晶分布，而且裂纹较直，周围没有分枝的小裂纹。因淬火加热温度过高而引起的淬火裂纹，都是沿晶分布，裂纹尾端尖细，并呈现过热特征：结构钢中可观察到粗针状马氏体；工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。表面脱碳的高碳钢工件，淬火后容易形成网状裂纹。这是因为，表面脱碳层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小，表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。
非淬火裂纹的特征
淬火后发生的裂纹，不一定都是淬火所造成的，可根据下面特征来区分：
淬火后发现的裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。淬火冷却过程中，只有当马氏体转变量达到一定数量时，裂纹才有可能形成。与此相对应的温度，大约在250℃以下。在这样的低温下，即使产生了裂纹，裂纹两侧也不会发生脱碳和出现明显氧化。所以，有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。
如果裂纹在淬火前已经存在，又不与表面相通，这样的内部裂纹虽不会产生氧化脱碳，但裂纹的线条显得柔软，尾端圆秃，也容易与淬火裂纹的线条刚健有力，尾端尖细的特征区别开来。
实例探讨
1、轴，40Cr，经锻造、淬火后发现裂纹。裂纹两侧有氧化迹象，金相检验，裂纹两侧存在脱碳层，而且裂纹两侧的铁素体呈较大的柱状晶粒，其晶界与裂纹大致垂直。结论：裂纹是在锻造时形成的非淬火裂纹。
当工件在锻造过程中形成裂纹时，淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。随着脱碳过程的进行，裂纹两侧的碳含量降低，铁索体晶粒开始生核。当沿裂纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼此接触后，便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。由于裂纹两侧在脱碳过程中碳浓度的下降，也是由裂纹的开口部位向内部发展，因而为铁素体晶粒的不断长大提供了条件，故最终长大为晶界与裂纹相垂直的柱状晶体。
2、半轴套座，40Cr，淬火后出现开裂。金相检验，裂纹两侧有全脱碳层，其中的铁素体呈粗大柱状晶粒，并与裂纹垂直。全脱碳层内侧的组织为板条马氏体加少量托氏体，这种组织是正常淬火组织。结论：在加工过程中未经锻造，因此属原材料带来的非淬火裂纹。
3、齿轮铣刀，高速钢，淬火后在内孔壁上出现裂纹。金相检验，发现裂纹附近的碳化物呈不均匀的带状分布。结论：这是由于组织不均匀所造成的淬火裂纹。
当钢的显微组织中存在碳化物聚集时，这些地方碳和合金元素的含量比较高，造成临界温度降低。因此，即使是在正常的温度下进行淬火加热，对于碳化物聚集处来讲，加热温度已显得过高了。其结果是这些地方出现过热组织，降低了钢的强度，淬火冷却时，在应力作用下产生开裂。
高速钢的碳化物不均匀性是这种钢的重要质量指标之一。为减少或预防这类缺陷发生，冶金厂和使用厂都在不断采取措施，如使用厂用改锻工艺来均匀组织。当碳化物不均匀性的改善程度受到限制时，可在保证硬度的前提下采用较低淬火加热温度来避免过热组织产生。
4、W18Cr4V钢制模具，高温盐浴中加热后油冷，发现开裂。从裂纹特征上看是冷却过快所致。因工件截面较大，冷却时内外温差也大，当表面转变为马氏体时，内部仍处于奥氏体状态，以后的冷却过程中才逐步转变为马氏体，致使表层受内部体积胀大的作用承受很大的拉应力而开裂。因此，可以判断为淬火裂纹。
机床零件淬火裂纹分析
淬火是目前用来提高钢件机械性能的一种行之有效的方法。通过淬火及回火，可以大幅度提高钢的强度、韧性及疲劳强度，并可获得他们之间的各种配合，以满足不同的需要。钢件淬火时伴随着一种组织转变---马氏体转变，马氏体是一种脆性相，在宏观淬火内应力的作用下容易使钢件产生淬火裂纹。在机床零件加工的过程中淬火裂纹是零件较严重的热处理缺陷之一，导致零件报废，既浪费了材料与加工费用，又影响了生产，造成了一定的经济损失。因此，分析钢件产生淬火裂纹的原因，找出其规律，采取预防措施是很必要的。
一．综述
淬火裂纹是由许多因素造成的，有其内部的原因，也有其外部的原因。总的来说，马氏体的本质脆性是淬火裂纹的内因，而马氏体的晶体结构、亚结构、化学成分、冶金缺陷等是马氏体本质脆性的影响因素；钢件的宏观淬火内应力来源于加热和冷却过程中的热应力和组织应力是造成淬火开裂的外因。下面将从微观到宏观，从内部到外部对钢件的淬火裂纹进行分析，并采取措施防止裂纹的发生。
二、马氏体本质脆性—钢件淬火裂纹的内因
众所周知，中高碳钢淬火后，其韧性低，脆性大，易产生显微裂纹和宏观开裂。这主要是由马氏体的本质脆性决定的。而马氏体的本质脆性又决定于马氏体的碳固容量、亚结构、显微应力及显微裂纹。
2.1.马氏体中的碳固容量
马氏体是碳在α-Fe中的溶解度极小(《0.02%》α-Fe中容纳过量碳的结果，必将使其晶格发生畸变，晶格中过饱和的碳原子强烈地消弱了铁原子间的结合力。因此，随着马氏体中碳固容量的增加，钢件脆性倾向增大。
2.2马氏体的亚结构
板条马氏体是由高密度的位错组成的，板条马氏体中的位错易于滑动，其可动性比孪晶大，位错的运动能缓和局部区域的应力集中，延迟裂纹形核，其韧性
好、脆性小。片状马氏体中的大量细小孪晶使华亿变形不易进行，降低了其塑性和韧性，易于诱发裂纹，脆性较大。
2.3马氏体中的显微裂纹
马氏体形成时容易产生显微裂纹，这是指在中高碳钢中，而低碳钢的马氏体组织中难以形成显微裂纹。这是因为低碳马氏体为平行的板条，相互碰撞的机会少，且本身的塑性高，可以通过变形而使应力松弛，不易产生显微裂纹。而高碳马氏体内由于马氏体片相互碰撞，片状马氏体又不能作相应的形变来消除应力，造成碰遇处得应力场，当应力足够大时就形成显微裂纹。这种先天的缺陷使高碳马氏体进一步增加了脆性，在其它应力的作用下，显微裂纹可能发展为宏观开裂。
影响形成显微裂纹的因素很多，如淬火介质的温度，马氏体的形成量，奥氏体的原始晶粒大小，马氏体的长度和厚度等。当淬火介质的温度由40℃降到负50℃的时候，显微裂纹剧烈增多，在此温度范围内，马氏体数量也增加较快。马氏体片愈粗大，则形成显微裂纹的敏感度愈大，奥氏体晶粒越粗大，马氏体往往愈大，先形成的马氏体片为其它马氏体碰撞的几率越大，或碰撞遇到晶界的几率也愈大，形成显微裂纹的敏感度愈大。
在实际生产中，对高碳钢可采用较低的淬火温度，缩短保温时间，采用等温淬火活淬火后及时回火，可降低或避免高碳马氏体中显微裂纹的产生。
以上讨论了马氏体的本质脆性和马氏体的显微裂纹。马氏体的显微裂纹是由于马氏体片互相碰撞，在碰遇处产生应力及应力集中造成的。但是这类应力不足以使钢件产生宏观开裂，只有在淬火宏观应力及其它外力的作用下才能引起工件的宏观开裂。
三．淬火宏观内应力—钢件淬火裂纹的外因
钢件淬火过程中经过加热、保温、冷却的过程。钢件在加热和冷却的过程中，由于热胀冷缩发生体积变化，同事还发生相变，金属相变都伴有比容的变化，比如淬火冷却时，由奥氏体转化为马氏体，马氏体的比容大于奥氏体，产生了体积膨胀，工件的体积变化使工件各个部分之间受到牵制便形成了内应力。由热胀冷缩引起的内应力为热应力，由于相变产生的内应力为组织应力。
钢件内应力随着热处理过程的进行，其大小、方向、分布随时都在发生着变化，热处理后在工件中尚未松弛而残留下来的内应力为残余内应力，热处理后的内应力是热应力和组织应力的叠加。
钢件淬火时，在冷却初期，未产生相变，表层的温度梯度比内部大，只有热应力，随着冷却过程的进行，表层和内层的温差减小，热应力影响小，这时以组织应力为主，表层首先冷却到Ms点生成马氏体组织而膨胀，这时给尚处于奥氏体状态的心部以拉应力，表现为心部受拉应力，表层受压力。由于奥氏体所行很好，此应力可通过奥氏体的塑性变形而松弛。当心部也转变为马氏体时，由于表层已形成的马氏体硬度高、脆性大、塑性极小，心部对表层产生拉应力，心部产生压应力，并被作为残余应力保存下来。图1为Fe11.7Ni合金900℃水淬后的残余应力分布。由图1可以看出，钢件表面的切向拉应力很大，如果超过钢的抗拉强度，那么工件将开裂，产生纵向裂纹。
中心未淬硬时，表层受压应力，心部受拉应力。如图 2.心部由于珠光体的塑性好而不会被拉裂，与中心被淬硬的相比，较难淬裂。零件渗碳淬火后，对45、20Cr、18CrMnTi钢来说表层受压应力，心部为拉应力，一般不易淬裂。
对于渗碳铬镍钢则不同，表层为拉应力。图3为20Cr2Ni4A钢应力沿硬化层的分布，渗碳铬镍钢渗碳后，渗层中的含碳量远远高于心部的含碳量，渗碳层内碳浓度由表面向内部逐渐降低，因而渗层内不同区域奥氏体稳定性和转变机构不一致，造成了沿渗碳层厚度的组织不均匀，渗碳淬火后产生了内应力，在一定冷却速度下，渗碳层表面过共析层先冷却收缩转变为屈氏体加渗碳体，随着冷却进行，内层较稳定的奥氏体转变为马氏体，过渡层为索氏体或屈氏体，从而表层受到了很大拉应力作用，若表层屈氏体较薄时，则该区域的拉应力增大。由于马氏体比容最大，膨胀产生压应力，使屈氏体表层产生无规则的裂纹。如果马氏体受到很大压应力作用，可以形成剥离裂纹。
钢件感应加热淬火时，使表层局部区域发生组织结构的变化。由于表层硬化层和心部组之间较大的差异，以及快速加热、急冷引起热应力和组织应力的综合叠加，在冷却初期，表层和内层由于温差很大引起热应力，使表层受拉、心部受压。随冷却进一步进行，表层压应力和内部拉应力继续增大，最后，残余应力为表层呈压应力，心部为拉应力。
图4为球墨铸铁无心圆柱，以旋转移动法进行外表面的高频淬火，改变移动速度得到不同的淬硬深度形成的残余应力分布图。由图可以看出，随着硬化层深度的增加将使切向应力比轴向应力大转变为轴向应力比切向应力大。心部拉应力增加而硬化层的压应力变小。当硬化层极薄时，其表面压应力太小，且拉应力极大值接近表面，这时将以硬化层稍下为起点发生破坏。硬化层极厚时，表层拉应力将增加当超过了钢的断裂强度时，工件表面将出现裂纹，当然为纵向裂纹。钢件淬火后零件各部分的应力是复杂的，而且是不均匀的。这些都增加了钢的脆性。淬火裂纹是淬火钢的脆性断裂。压应力作用不可能断裂，只有拉应力作用才能导致钢件断裂。如圆筒类零件。淬透时在孔的内侧产生淬火裂纹，这是因为外侧冷却快，孔内侧冷却慢，组织应力引起主导作用，在内侧呈拉应力，造成淬火裂纹。如果加大内孔的冷却速度，以增加压应力的成分，削弱拉应力，就可避免淬火裂纹。
四.淬火裂纹的宏观形态
钢在淬火后各种形式的裂纹如图5.
4.1纵向裂纹多半产生在淬透的钢件上，表层的切向拉应力大于轴向拉应力时才能出现。这种裂纹沿轴向分布，由表面裂向心部，如图5A
4.2横向裂纹它是在工件未淬透的情况下，产生于淬透层与未淬透的心部之间的过渡区。内应力特征是表面受压，距离表面一定距离处压应力变为拉应力，轴向拉应力最大，产生的是横向裂纹，如图5B
4.3应力集中裂纹零件上具有夹角、切口、凹槽的部位易产生应力集中。再加上淬火冷却时的不均匀，常易在这些部位引起裂纹。这种裂纹没有固定的形态特征。
4.4网状裂纹它是一种表面裂纹，其深度较浅，一般在0.01-2mm范围内，裂纹呈任意方向，形成网状。高碳钢工件表面脱碳后，其马氏体比容较小，从而在表面形成拉应力，导致网状裂纹，如图5C
4.5剥离裂纹产生在应力急剧过渡的极薄区域内，潜伏在平行于表面的内部裂纹严重扩展时造成表面剥落，见图5D
五．如何防止和减少工件淬火裂纹。
除了应合理设计零件、合理选材外，在热处理工艺方面注意以下问题。
5.1选择合适的加热温度
对不同钢材其淬火加热温度是不同的，除了以临界点为根据外，还要考虑工件的性能、材质。一般应尽量选择低一些的加热温度，但是也存在提高淬火加热温度有助于防止淬裂的情况。若工件心部能淬透时，应尽量采用较低的淬火温度防止纵裂，对于心部不能淬硬的工件，温度可以高些，对于厚度较大的高碳工件，可通过适当提高淬火温度的方法来防止其弧状裂纹。
5.2合理地进行加热
尽可能做到加热均匀，减少加热时的热应力，对于大截面、形状复杂、变形要求高的工件，一般都要预热，或限制加热速度。
5.3淬火剂的合理选择
为了保证工件的淬火硬度和淬硬层深度，淬火剂应有足够的冷却能力，冷却速度过大，增大热应力和组织应力，易导致淬裂。因此尽可能采用Ms点以上冷却速度较快，而在Ms点以下冷速较慢的介质。
5.4正确选择冷却方法。
为了防止产生淬火裂纹，实际中采用许多淬火方式，如预冷淬火、分级淬火、等温淬火等淬火方式。对形状复杂、截面变化突然的工件，单液直接淬火易产生应力集中裂纹，若采用预冷淬火，可有效地避免淬火裂纹。另外，对合金钢采用分级淬火是消除淬火裂纹的好办法。
5.5及时回火
工件淬火后，淬火组织中有一定量的残余奥氏体，残余奥氏体是不稳定的组织，淬火后的一段时间还要发生A-M的转变，组织应力还要继续增加，淬火应力还在不断地重新分布，若不及时回火，则易导致工件开裂。因此淬火后及时回火，可降低内应力，焊合显微裂纹，提高钢的破断抗力，有效地防止淬火裂纹的发生。
模具钢热处理常见淬火裂纹10种类型。
1纵向裂纹
裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：
(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；
(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。
预防措施：
(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；
(2)尽量选用真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔模具钢材；
(3)改进热处理工艺，采用真空加工热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分析淬火、等温淬火；
(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。
2横向裂纹
裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。
预防措施：
(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2-3之间，锻造之间双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小、匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；
(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，表层为压应力，内层为张应力，相互抵消，有效防止热应力裂纹形成，在钢的Ms-Mf之间缓冷，大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。当钢中热应力与相应应力总和为正(张应力)时，则易淬裂，为负时，则不易淬裂。充分利用热应力，降低相变应力，控制应力总和为负，能有效避免横向淬火裂纹发生。CL-1有机淬火介质是较理想淬火剂，同时可减少和避免淬火模具畸变，还可控制硬化层合理分布。调正CL-1淬火剂不同浓度配比，可得到不同冷却速度，获得所需硬化层分布，满足不同模具钢需求。3弧状裂纹
常发生在模具棱角、凸台、刀纹、尖角、直角、缺口、孔穴、凹模接线飞边等形状突变处。这是因为，淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍。另外:
(1)钢中含碳(C)量和合金元素含量愈高，钢Ms点愈低，Ms点降低2℃，则淬裂纹倾向增加1.2倍，Ms点降低8℃，淬裂倾向则增加8倍；
(2)钢中不同组织转变和相同组织转变不同时性，由于不同组织比容差，造成巨大组织应力，导致组织交界处形成弧状裂纹；
(3)淬火后未及时回火，或回火不充分，钢中残余奥氏体未充分转变，保留在使用状态中，促使应力重新分布，或模具服役时残余奥氏体发生马氏体相变产生新的内应力，当综合应力大于该钢强度极限时便形成弧状裂纹；
(4)具有第二类回火脆性钢，淬火后高温回火缓冷，导致钢中P、S等有害杂质化合物沿晶界析出，大大降低晶界结合力和强韧性，增加脆性，服役时在外力作用下形成弧状裂纹。。
预防措施：
(1)改进设计，尽量使形状对称，减少形状突变，增加工艺孔与加强筋，或采用组合装配；
(2)圆角代直角及尖角锐边，贯穿孔代盲孔，提高加工精度和表面光洁度，减少应力集中源，对于无法避免直角、尖角锐边、盲孔等处一般硬度要求不高，可用铁丝、石棉绳、耐火泥等进行包扎或填塞，人为造成冷却屏障，使之缓慢冷却淬火，避免应力集中，防止淬火时弧状裂纹形成；
(3)淬火钢应及时回火，消除部分淬火内应力，防止淬火应力扩展；
(4)较长时间回火，提高模具抗断裂韧性值：
(5)充分回火，得到稳定组织性能；
(6)多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力；
(7)合理回火，提高钢件疲劳抗力和综合机械力学性能；
(8)对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷)，可消除二类回火脆性，防止和避免淬火时弧状裂纹形状。
4剥离裂纹
模具服役时在应力作用下，淬火硬化层一块块从钢基体中剥离。因模具表层组织和心部组织比容不同，淬火时表层形成轴向、切向淬火应力，径向产生拉应力，并向内部突变，在应力急剧变化范围较窄处产生剥离裂纹，常发生于经表层化学热处理模具冷却过程中，因表层化学改性与钢基体相变不同时性引起内外层淬火马氏体膨胀不同时进行，产生大的相变应力，导致化学处理渗层从基体组织中剥离。如火焰表面淬硬层、高频表面淬硬层、渗碳层、碳氮共渗层、渗氮层、渗硼层、渗金属层等。化学渗层淬火后不宜快速回火，尤其是300℃以下低温回火快速加热，会促使表层形成拉应力，而钢基体心部及过渡层形成压缩应力，当拉应力大于压缩应力时，导致化学渗层被拉裂剥离。
预防措施：
(1)应使模具钢化学渗层浓度与硬度由表至内平缓降低，增强渗层与基体结合力，渗后进行扩散处理能使化学渗层与基体过渡均匀；
(2)模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理，充分细化原始组织，能有效防止和避免剥离裂纹产生，确保产品质量。
5网状裂纹
裂纹深度较浅，一般深约0.01～1.5mm，呈辐射状，别名龟裂。原因主要有：(1)原材料有较深脱碳层，冷却削加工未去除，或成品模具在氧化气氛炉中加热造成氧化脱碳；
(2)模具脱碳表层金属组织与钢基体马氏体含碳量不同，比容不同，钢脱碳表层淬火时产生大的拉应力，因此，表层金属往往沿晶界被拉裂成网状；
(3)原材料是粗晶粒钢，原始组织粗大，存在大块状铁素体，常规淬火无法消除，保留在淬火组织中，或控温不准，仪表失灵，发生组织过热，甚至过烧，晶粒粗化，失去晶界结合力，模具淬火冷却时钢的碳化物沿奥氏体晶界析出，晶界强度大大降低，韧性差，脆性大，在拉应力作用下沿晶界呈网状裂开。
预防措施：
(1)严格原材料化学成分、金相组织和探伤检查，不合格原材料和粗晶粒钢不宜作模具材料；
(2)选用细晶粒钢、真空电炉钢，投产前复查原材料脱碳层深度，冷切削加工余量必须大于脱碳层深度；
(3)制订先进合理热处理工艺，选用微机控温仪表，控制精度达到±1.5℃，定时现场校验仪表；
(4)模具产品最终处理选用真空电炉、保护气氛炉和经充分脱氧盐浴炉加热模具产品等措施，有效防止和避免网状裂纹形成。
6冷处理裂纹
模具钢多为中、高碳合金钢，淬火后还有部分过冷奥氏体未转变成马氏体，保留在使用状态中成为残余奥氏体，影响使用性能。若置于零度以下继续冷却，能促使残余奥氏体发生马氏体转变，因此，冷处理的实质是淬火继续。室温下淬火应力和零度下淬火应力叠加，当叠加应力超过该材料强度极限时便形成冷处理裂纹。
预防措施：
(1)淬火后冷处理之前将模具置于沸水中煮30-60min，可消除15％-25％淬火内应力并使残余奥氏体稳定化，再进行-60℃常规冷处理，或进行-120℃深冷处理，温度愈低，残余奥氏体转变成马氏体量愈多，但不可能全部转变完，实验表明，约有2％-5％残余奥氏体保留下来，按需要保留少量残余奥氏体可松驰应力，起缓冲作用，因残余奥氏体又软又韧，能部分吸收马氏体化急剧膨胀能量，缓和相变应力；
(2)冷处理完毕后取出模具投入热水中升温，可消除40％-60％冷处理应力，升温至室温后应及时回火，冷处理应力进一步消除，避免冷处理裂纹形成，获得稳定性组织性能，确保模具产品存放和使用中不发生畸变。
7磨削裂纹
常发生在模具成品淬火、回火后磨削冷加工过程中，多数形成的微细裂纹与磨削方向垂直，深约0.05-1.0mm。
原因:
(1)原材料预处理不当，未能充分消除原材料块状、网状、带状碳化物和发生严重脱碳；
(2)最终淬火加热温度过高，发生过热，晶粒粗大，生成较多残余奥氏体；
(3)在磨削时发生应力诱发相变，使残余奥氏体转变为马氏体，组织应力大，加上因回火不充分，留有较多残余拉应力，与磨削组织应力叠加，或因磨削速度、进刀量大及冷却不当，导致金属表层磨削热急剧升温至淬火加热温度，随之磨削液冷却，造成磨削表层二次淬火，多种应力综合，超过该材料强度极限，便引起表层金属磨削裂纹。
预防措施：
(1)对原材料进行改锻，多次双十字形变向镦拔锻造，经四镦四拔，使锻造纤维组织围绕型腔或轴线呈波浪形对称分布，并利用最后一火高温余热进行淬火，接着高温回火，能充分消除块状、网状、带状和链状碳化物，使碳化物细化至2-3级；
(2)制订先进的热处理工艺，控制最终淬火残余奥氏体含量不超标；
(3)淬火后及时进行回火，消除淬火应力；
(4)适当降低磨削速度、磨削量、磨削冷却速度，能有效防止和避免磨削裂纹形成。
8线切割裂纹
该裂纹出现在经过淬火、回火的模块在线切割加工过程中，此过程改变了金属表层、中间层和心部应力场分布状态，淬火残余内应力失去平衡变形，某一区域出现大的拉应力，此拉应力大于该模具材料强度极限时导致炸裂，裂纹是弧尾状刚劲变质层裂纹。实验表明，线切割过程是局部高温放电和迅速冷却过程，使金属表层形成树枝铸态组织凝固层，产生600-900MPa拉应力和厚约0.03mm的高应力二次淬火白亮层。
裂纹产生原因：
(1)原材料存在严重的碳化物偏析；
(2)仪表失灵，淬火加热温度过高，晶粒粗大，降低材料强韧性，增加脆性；
(3)淬火工件未及时回火和回火不充分，存在过大的残余内应力和线切割过程中形成的新内应力叠加导致线切割裂纹。
预防措施：
(1)严格原材料入库前检查，确保原材料组织成分合格，对不合格原材料必须改进锻，击碎碳化物，使化学成分、金相组织等达到技术条件后方可投产、模块热处理前加工成品需留足一定磨量后淬火、回火、线切割；
(2)入炉前校验仪表，选用微机控温，控温精度±1.5℃，真空炉、保护气氛炉加热，严防过热和氧化脱碳；
(3)采用分级淬火、等温淬火和淬火后及时回火，多次回火，充分消除内应力，为线切割创造条件；
(4)制订科学合理线切割工艺。
9.疲劳断裂
模具服役时在交变应力反复作用下形成的显微疲劳裂纹缓慢扩展，导致突然疲劳断裂。原因:
(1)原材料存在发纹、白点、孔隙、疏松、非金属夹杂、碳化物严重偏析、带状组织、块状游离铁素体冶金组织缺陷，破坏了基体组织连续性，形成不均匀应力集中。钢锭中H2未排除，导致轧制时形成白点。钢中存在Sb、Bi、Pb、Sn、As和S、P等有害杂质，钢中的P易引起冷脆，而S易引起热脆，S、P有害杂质超标均易形成疲劳源；
(2)化学渗层过厚、浓度过大、渗层过徒、硬化层过浅、过渡区硬度低等都可导致材料疲劳强度急剧降低；
(3)当模面加工粗糙、精度低、光洁度差，以及刀纹、刻字、划痕、碰伤、腐蚀麻面等也易引起应力集中导致疲劳断裂。
预防措施：
(1)严格选材，确保材质，控制Pb、As、Sn等低熔点杂质与S、P非金属杂质含量不超标；
(2)投产前进行材质检查，不合格原材料不投产；
(3)选用具有纯洁度高、杂质少、化学成分均匀、晶粒细、碳化物小、等向性能好，疲劳强度高等特点的电渣重熔精炼钢，对模具型面表面喷丸强化和表面化学渗层改性强化处理，使金属表层为预压应力，抵消模具服役时产生的拉应力，提高模具型面疲劳强度；
(4)提高模具型面加工精度和光洁度；
(5)改善化学渗层和硬化层组织性能；
(6)采用微机控制化学渗层厚度、浓度和硬化层厚度。
10应力腐蚀裂纹
该裂纹常发生在使用过程中。金属模具因化学反应或电化学反应过程，引起从表至内组织结构损坏腐蚀作用而产生开裂，这就是应力腐蚀裂纹。模具钢因热处理后组织不同，抗蚀性能也不同。最耐蚀组织为奥氏体(A)，最易腐蚀组织为屈氏体(T)，依次为铁素体(F)马氏体(M)珠光体(P)索氏体(S)。因此，模具钢热处理不宜得到T组织。淬火钢虽经回火，但因回火不充分，淬火内应力或多或少依然存在，模具服役时在外力作用下也会产生新的应力，凡有应力存在于金属模具中就会有应力腐蚀裂纹发生。
预防措施：
(1)模具钢淬火后应及时回火，充分回火，多次回火，以消除淬火内应力；
(2)模具钢淬火后一般不宜在350-400℃回火，因T组织常在此温度出现，发生有T组织模具应重新处理，模具应进行防锈处理，提高抗蚀性能；
(3)热作模具服役前进行低温预热，冷作模具服役一个阶段后进行一次低温回火消除应力，不仅能防止和避免应力腐蚀裂纹发生，还可大幅度提高模具使用寿命，一举两得，有显著技术经济效益。
淬火裂纹 淬火裂纹是指在淬火过程中或在淬火后的室温放置过程中产生的裂纹。后者又叫时效裂纹。造成淬火开裂的原因很多，在分析淬火裂纹时，应根据裂纹特征加以区分。 淬火裂纹的特征 在淬火过程中，当淬火产生的巨大应力大于材料本身的强度并超过塑性变形极限时，便会导致裂纹产生。淬火裂纹往往是在马氏体转变开始进行后不久产生的，裂纹的分布则没有一定的规律，但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。 在显微镜下观察到的淬火开裂，可能是沿晶开裂，也可能是穿晶开裂；有的呈放射状，也有的呈单独线条状或呈网状。因在马氏体转变区的冷却过快而引起的淬火裂纹，往往是穿晶分布，而且裂纹较直，周围没有分枝的小裂纹。因淬火加热温度过高而引起的淬火裂纹，都是沿晶分布，裂纹尾端尖细，并呈现过热特征：结构钢中可观察到粗针状马氏体；工具钢中可观察到共晶或角状碳化物。表面脱碳的高碳钢工件，淬火后容易形成网状裂纹。这是因为，表面脱碳层在淬火冷却时的体积胀比未脱碳的心部小，表面材料受心部膨胀的作用而被拉裂呈网状。 非淬火裂纹的特征 淬火后发生的裂纹，不一定都是淬火所造成的，可根据下面特征来区分： 淬火后发现的裂纹，如果裂纹两侧有氧化脱碳现象，则可以肯定裂纹在淬火之前就已经存在。淬火冷却过程中，只有当马氏体转变量达到一定数量时，裂纹才有可能形成。与此相对应的温度，大约在250℃以下。在这样的低温下，即使产生了裂纹，裂纹两侧也不会发生脱碳和出现明显氧化。所以，有氧化脱碳现象的裂纹是非淬火裂纹。 如果裂纹在淬火前已经存在，又不与表面相通，这样的内部裂纹虽不会产生氧化脱碳，但裂纹的线条显得柔软，尾端圆秃，也容易与淬火裂纹的线条刚健有力，尾端尖细的特征区别开来。 实例探讨 1、轴，40Cr，经锻造、淬火后发现裂纹。裂纹两侧有氧化迹象，金相检验，裂纹两侧存在脱碳层，而且裂纹两侧的铁素体呈较大的柱状晶粒，其晶界与裂纹大致垂直。结论：裂纹是在锻造时形成的非淬火裂纹。 当工件在锻造过程中形成裂纹时，淬火加热即引起裂纹两侧氧化脱碳。随着脱碳过程的进行，裂纹两侧的碳含量降低，铁索体晶粒开始生核。当沿裂纹两侧生核的铁素体晶粒长大到彼此接触后，便向离裂纹两侧较远的基体方向生长。由于裂纹两侧在脱碳过程中碳浓度的下降，也是由裂纹的开口部位向内部发展，因而为铁素体晶粒的不断长大提供了条件，故最终长大为晶界与裂纹相垂直的柱状晶体。 2、半轴套座，40Cr，淬火后出现开裂。金相检验，裂纹两侧有全脱碳层，其中的铁素体呈粗大柱状晶粒，并与裂纹垂直。全脱碳层内侧的组织为板条马氏体加少量托氏体，这种组织是正常淬火组织。结论：在加工过程中未经锻造，因此属原材料带来的非淬火裂纹。
回火热处理优缺点及常见问题解决方法 100℃热水回火之优点 低温回火常使用180℃至200℃左右来回火，使用油煮回火。其实若使用100℃的热水来进行回火，会有许多优点，包括：（1）100℃的回火可以减少磨裂的发生；（2）100℃回火可使工件硬度稍增，改善耐磨性；（3）100℃的热水回火可降低急速加热所產生裂痕的机会；（4）进行深冷处理时，降低工件发生深冷裂痕的机率，对残留沃斯田体有缓衝作用，增加材料强韧性；（5）工件表面不会產生油焦，表面硬度稍低，适合磨床研磨加工，亦不会產生油煮过热乾烧之现象。二次硬化之高温回火处理 对於工具钢而言，残留应力与残留沃斯田体均对钢材有著不良的影响，浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。高温回火处理会有二次硬化现象，以SKD11而言，530℃回火所得钢材硬度较200℃低温回火稍低，但耐热性佳，不会產生时效变形，且能改善钢材耐热性，更可防止放电加工之加工变形，益处甚多。 在300℃左右进行回火处理，為何会產生脆化现象？ 部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时，会因残留沃斯田体的分解，而在结晶粒边界上析出碳化物，导致回火脆性。二次硬化工具钢当加热至500℃~600℃之间时才会引起分解，在300℃并不会引起残留沃斯田体的分解，故无300℃脆化的现象產生。 回火產生之回火裂痕 以淬火之钢铁材料经回火处理时，因急冷、急热或组织变化之故而產生之裂痕，称之為回火裂痕。常见之高速钢、SKD11模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会產生。此类钢材在第一次淬火时產生第一次麻田散体变态，回火时因淬火產生第二次麻田散体变态（残留沃斯田体变态成麻田散体），而產生裂痕。因此要防止回火裂痕，最好是自回火温度作徐徐冷却，同时淬火再回火的作业中，亦应避免提
热裂纹防止措施： (1)尽量使焊缝金属呈双相组织，铁素体的含量控制在3—5％以下。因为铁素体能大量溶解有害的S、P杂质。 (2)尽量选用碱性药皮的优质焊条，以限制焊缝金属中S、P、C等的含量。 根据贫铬理论，焊缝和热影响区在加热到450—850％敏化温度区时在晶界上析出碳化铬，造成贫铬的晶界，不足以抵抗腐蚀的程度。 防止措施： (1)采用低碳或超低碳的焊材，如A002等；采用含钛、铌等稳定化元素的焊条，如A137、A132等。 (2)南焊丝或焊条向焊缝熔入一定量的铁素体形成元素，使焊缝金属成为奥氏体+铁素体的双相组织(铁素体一般控制在4—12％)。 (3)减少焊接熔池过热，选用较小的焊接电流和较快的焊接速度，加快冷却速度。 (4)对耐晶间腐蚀性能要求很高的焊件进行焊后稳定化退火处理。 科技名词定义 中文名称：晶间腐蚀 英文名称：intergranular corrosion 其他名称：晶界腐蚀 定义1：沿着或紧挨着晶粒边界发生的腐蚀。 所属学科：船舶工程（一级学科）；船舶腐蚀与防护（二级学科） 定义2：因金属中晶界组分在介质中的溶解速率远高于晶粒本体的溶解速率而产生的局部腐蚀。是使金属强度、塑性和韧性大大降低的危害性很大的腐蚀类型。 所属学科：电力（一级学科）；核电（二级学科） 定义3：沿着或紧挨着金属晶粒边界发生的腐蚀。 所属学科：机械工程（一级学科）；腐蚀与保护（二级学科）；腐蚀类型（三级学科） 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 晶间腐蚀，局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。 目录 基本概念 不锈钢的晶间腐蚀 不锈钢的敏化 预防措施 发生晶间腐蚀的电化学条件 相关标准
常见淬火裂纹有以下10种类型 模具钢热处理中，淬火是常见工序。然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。分析裂纹产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。常见淬火裂纹有以下10种类型。 1纵向裂纹裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。预防措施：(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2)尽量选用真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3)改进热处理工艺，采用真空加工热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分析淬火、等温淬火；(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。 2横向裂纹 裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。 预防措施：(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2-3之间，锻造之间双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小、匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，表层为压应力，内层为张应力，相互抵消，有效防止热应力裂纹形成，在钢的Ms-Mf之间缓冷，大幅度降低形成淬火马氏体时的组织应力。当钢中热应力与相应应力总和为正(张应力)时，则易淬裂，为负时，则不易淬裂。充分利用热应力，降低相变应力，控制应力总和为负，能有效避免横向淬火裂纹发生。CL-1有机淬火介质是较理想淬火剂，同时可减少和避免淬火模具畸变，还可控制硬化层合理分布。调正CL-1淬火剂不同浓度配比，可得到不同冷却速度，获得所需硬化层分布，满足不同模具钢需求。 3弧状裂纹 常发生在模具棱角、凸台、刀纹、尖角、直角、缺口、孔穴、凹模接线飞边等形状突变处。这是因为，淬火时棱角处产生的应力是平滑表面平均应力的10倍。另外，(1)钢中含碳(C)
在热处理生产实践中，会产生各种各样的缺陷，如开裂、变形严重、硬度不合格及性能不合格等等。不同的缺陷，产生的原因一样，对应的防止对策也不一样，本文从最常见的缺陷——硬度不合格这方面简分析产生的原因和防止办法。 硬度不合格分为两种情况：硬度过高和硬度过低。 一、硬度过高： 1.混料：比如碳钢里混入合金钢，此时硬度要超过我们预期值。可根据实际检测的硬度与回火参数，重新回火。 2.材料改代：用合金钢改代碳钢，但材料改代信息未正确传递到热处理工序。与相关部门联系，落实实际材料后，重新回火。 上述两种情况实属管理上的问题，热处理工序是无法解决的。 3.回火温度或时间不足： ⑴设备存在隐性问题，实际炉温偏低。重新校正控温系统。 ⑵回火时间不充分或回火温度偏低，致使部份工件硬度偏。产生的原因是：在生产中拼炉生产时，回火工艺参数不精准，部分或全部工件回火时间偏短而导致硬度偏高。此时要精确计算各工件的回火时间和温度，选取一个合适的温度与保温时间进行回火，确保每种工件的硬度都达到要求。 二、硬度过低： 这是生产中最易出现的质量问题，也是不容易找出产生问题的原因，对生产的危害性较大（浪费能源、影响生产进度），也最让人头疼。 1.材料问题，其产生的原因与防止对策同前面。若检测硬度不超过140HB，此类材料可以直接扔掉，连火花判别都不需要。 2.热处理.热处理工序淬火问题： 工件要保证回火后硬度达到要求，先决条件是淬火要达到规定要求，至少要比最终要求的硬度上限高50HB，才可能通过回火而合格。而这是我们在生产中最容易出问题，也是最容易被忽略的问题。经常有人回答我：“一直都这样淬火的，不知道今天为什么不合格？”淬火工序容易出的问题有如下： ⑴加热温度不足。 比较多见的是一种侥幸心理，认为温度差不多，也许可以淬火。认为平常淬火时工件颜色也偏低，也淬起火了的。殊不知，忘记了未完全奥氏体化与淬火过程中奥氏体的预冷是两回事。加热不足的时候，在奥氏体中存在未溶铁素体，是要降低淬火硬度的；而在淬火过程中预冷时温度也只有不到800℃，但此时过冷奥氏体是不会析出铁素体的。这是对奥氏体的认识不足造成的。 ⑵冷却上存在的问题。 冷却上存在的问题只有一个，冷却速度不足。但产生冷却速度不足的原因却是较多的： 预冷过度：为防止工件淬裂，在冷却时先适当预冷再淬火是非常有必要的。如掌握不好而低于Ar1时，发生先共析转变出现先共析铁素体，将降低工件硬度。同时，对于要求严格的工件，是不允许发生先共析转变的。此时按正常工艺回火硬度将低于规定值。在预冷时要注意观察工件温度，同时也要提高辨别温度的能力，避免工件预冷到Ar1以下。 在冷却介质中冷却能力不足：以淬水为例，一是当水温较高时（如超过30℃，是生产中最容易被忽视的情况），将严重降低珠光体转变区域的冷却速度，此时任你怎样将工件冷却，想淬硬已属非分之想（因为已经部分发生了非马氏体转变）。二是装炉较密集的工件，如在介质中移动能力不足，蒸汽无法破膜，将导致局部特别是中间的工件淬火硬度不足。需要随时关注冷却介质的温度，观察装炉情况，有针对性的采取预防措施。 上述两种情况，将导致工件的冷却速度以不同方式越过C曲线。淬火后将得到各种各样的混合组织，如：铁素体+马氏体、铁素体+珠光体+马氏体、托氏体+马氏体等等，这些组织通过回火后，检测硬度都会低于正常值。 ⑶淬火冷却时间较短。
各种焊接裂纹成因特点及防止措施，这条必须收藏了 焊接裂纹就其本质来分，可分为热裂纹、再热裂纹、冷裂纹、层状撕裂等。下面仅就各种裂纹的成因、特点和防治办法进行具体的阐述。1.热裂纹是在焊接时高温下产生的，故称热裂纹，它的特征是沿原奥氏体晶界开裂。根据所焊金属的材料不同（低合金高强钢、不锈钢、铸铁、铝合金和某些特种金属等），产生热裂纹的形态、温度区间和主要原因也各不相同。目前，把热裂纹分为结晶裂纹、液化裂纹和多边裂纹等三大类。（1）结晶裂纹主要产生在含杂质较多的碳钢、低合金钢焊缝中（含S，P，C，Si骗高）和单相奥氏体钢、镍基合金以及某些铝合金焊逢中。这种裂纹是在焊逢结晶过程中，在固相线附近，由于凝固金属的收缩，残余液体金属不足，不能及时添充，在应力作用下发生沿晶开裂。防治措施为：在冶金因素方面，适当调整焊逢金属成分，缩短脆性温度区的范围控制焊逢中硫、磷、碳等有害杂质的含量；细化焊逢金属一次晶粒，即适当加入Mo、V、Ti、Nb等元素；在工艺方面，可以通过焊前预热、控制线能量、减小接头拘束度等方面来防治。（2）近缝区液化裂纹是一种沿奥氏体晶界开裂的微裂纹，它的尺寸很小，发生于HAZ近缝区或层间。它的成因一般是由于焊接时近缝区金属或焊缝层间金属，在高温下使这些区域的奥氏体晶界上的低熔共晶组成
物被重新熔化，在拉应力的作用下沿奥氏体晶间开裂而形成液化裂纹。这一种裂纹的防治措施与结晶裂纹基本上是一致的。特别是在冶金方面，尽可能降低硫、磷、硅、硼等低熔共晶组成元素的含量是十分有效的；在工艺方面，可以减小线能量，减小熔池熔合线的凹度。（3）多边化裂纹是在形成多边化的过程中，由于高温时的塑性很低造成的。这种裂纹并不常见，其防治措施可以向焊缝中加入提高多边化激化能的元素如Mo、W、Ti等。2.再热裂纹通常发生于某些含有沉淀强化元素的钢种和高温合金（包括低合金高强钢、珠光体耐热钢、沉淀强化高温合金，以及某些奥氏体不锈钢），他们焊后并未发现裂纹，而是在热处理过程中产生了裂纹。再热裂纹产生在焊接热影响区的过热粗晶部位，其走向是沿熔合线的奥氏体粗晶晶界扩展。防治再热裂纹从选材方面，可以选用细晶粒钢。在工艺方面，选用较小的线能量，选用较高的预热温度并配合以后热措施，选用低匹配的焊接材料，避免应力集中。3.冷裂纹主要发生在高、中碳钢、低、中合金钢的焊接热影响区，但有些金属，如某些超高强钢、钛及钛合金等有时冷裂纹也发生在焊缝中。一般情况下，钢种的淬硬倾向、焊接接头含氢量及分布，以及接头所承受的拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主要因素。焊后形成的马氏体组织在氢元素的作用下，配合以拉应力，便形成了冷裂纹。他的形成一般是穿晶或沿晶的。冷裂纹一般分
模具钢热处理中，淬火是常见工序。然而，因种种原因，有时难免会产生淬火裂纹，致使前功尽弃。分析裂纹产生原因，进而采取相应预防措施，具有显著的技术经济效益。常见淬火裂纹有以下10类型。 1、纵向裂纹 裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体，产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。 预防措施：(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2)尽量选用真空冶炼，炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3)改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。 2横向裂纹 裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P．Sb，Bi，Pb，Sn，As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。 预防措施：(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间，锻造采用双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力
《钢件的淬火开裂及防止方法》课程教学大纲 课程代码： 课程英文名称： Quenching crack of steel parts and preventive methods 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：材料类各专业 大纲编写（修订）时间：2017.12 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 （1）课程地位 《钢件的淬火开裂及防止方法》是金属材料工程、材料成形及控制工程专业的选修课，考查课。 （2）教学目标 《钢件的淬火开裂及防止方法》从材料的应用出发，根据材料科学的基础理论，掌握钢件的淬火过程中相变规律和内应力的成因和变化规律，了解导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，并熟悉生产中影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 （1）知识方面的基本要求 了解淬火开裂相关马氏体的晶体结构特点和切变特征，要求掌握导致钢件裂纹的内部因素和外部条件，淬火宏观内应力的成因及变化规律，熟悉影响钢件淬裂的因素及其防止措施和工艺方法等 （2）能力方面的基本要求 通过学习，使学生了解和初步掌握钢件的淬火开裂及防止方法，掌握基本理论及应用，培养学生对材料基础理论知识的应用能力。通过课堂讲授和试验观察，培养学生分析问题和解决问题的能力。 （三）教学大纲实施说明 1. 教学方法：钢件的淬火开裂及防止方法应用性和实践性强，所以教学以教材为基础，配合实验教学，通过讲授、作业、讨论、答疑来达到要求。 2．教学手段：本课程属于专业课，在教学中采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段，并配合现场实验和课后分析，以确保课程在有限的学时内，全面、高质量地完成教学任务。 （四）对选修课的要求 学习本课程前,学生应学完材料科学基础、金属力学性能、金属工艺学、金属材料热处理原理及工艺等相关课程，对金属材料的理论和性能及应用有熟练的掌握，其中熟练掌握晶体结构基础知识是必须的。 （五）对习题、实验环节的要求 对习题的要求： 针对本课程知识和能力的基本要求，选择和设计思考题和论述题，作为学生的课后作业，训练和培养学生对所要求的钢件的淬火开裂及防止方法的掌握。 有实验室热处理淬火实验和金相分析。
淬火和回火 淬火是把钢加热到临界温度以上，（800℃）保温后快速冷却，使得钢的硬度、强度得以提高。 为什么这样能提高强度？这不是因为有了什么“缺陷”，而是因加热核心对电子控制能力加强，电子速率增加。突然降温，核心库仑力顿时减弱，高速率的电子从铁、碳核心的束缚中一涌然而出，容易形成铁、碳原子之间的价和运转，从而形成铁--碳结构元，这种结构元价和速率高。钢中的价和电子多，速率高，使得钢中价和力、电磁力增大，钢的硬度和强度也就增加。 为什么要加温到800℃左右呢？这是很有讲究的：温度低了铁的价和电子速率不高，不能形成铁碳结构元。温度过高铁价和电子数量减少。若加温到950?℃时，铁中结构元将减少一半，铁晶体转变成面心立方，此时降温淬火，物体内还要重建结构元，重整晶体结构(从面心立方向体心立方转变)使得工件变形大，而且重整过程中要消耗一些能量，因而价和电子速率也不会更高，钢的强度也不会更高。可见人们在实践中总结的淬火工艺是很有道理的。 回火就是把淬过火的钢加热保温，以消除内应力、降低脆性、稳定尺寸。为什么回火会有这么多好处？因为淬火时，价和电子是一涌而出的，虽然价和电子多，难免部分地带出现结构元拥挤、价和电子运转不均衡的现象，这些现象将使物质中内应力增大、脆性增加。加热温后使得核心加收一部分电子，调整部分地带的混乱，使之整齐有序，使得钢的脆性降低。 因淬火时物体内外降温速度不一致使得内外结构元数量以及内聚力梯度不匀，导致了较大的内应力。又因价和电子是在大温差情况下涌出的，使参入价和运转的电子超出且不稳定，如不回火，核心对部分电子还是要缓慢回收，回收时物体内重整结构元，这会使得材料变形，尺寸不稳。而回火能一次性的(?有的材料要回火几次)回收多出的不稳定的价和电子、重整结构元、消除内应力、减少材料的变形。 选自“中国材料网”
焊接热裂纹产生机理影响因素及防治措施 一、结晶裂纹 1、产生机理 1）、产生部位：结晶裂纹大部分都沿焊缝树枝状结晶的交界处发生和发展的，常见沿焊缝中心长度方向开裂即纵向裂纹，有时焊缝内部颁在两树枝状晶体之间。 对于低碳钢、奥氏体不锈钢、铝合金、结晶裂纹主要发生在焊缝上。 某些高强钢，含杂质较多的钢种，除发生在焊缝之处，还出现在近缝区上。 2）、分析熔池各阶段产生结晶裂纹的倾向 焊缝金属结晶过程中，晶界是个薄弱地带，由金属结晶理论可知，先结晶的金属比较纯，后结晶的金属杂质多，并集富在晶界，并且熔点较低，这些低熔点共晶物被排挤在晶界，形成一种所谓《液态薄膜》，在焊接拉应力作用下，就可能在这薄弱地带开裂，产生结晶裂纹。 产生结晶裂纹原因：①液态薄膜②拉伸应力 液态薄膜—根本原因。拉伸应力—必要条件以碳钢焊接为例，分析研究一下，在熔池结晶过程中什么阶段产生结晶裂纹的倾向最大。 如图3-77 ①液固阶段：熔池开始结晶时，液相多，固相少，液态金
属在晶粒间处于自由流动状态，有拉应力存在时，拉开后有液体随之补充，不易产生裂纹。（1区） ②固液阶段：固相多，晶粒之间相互接触，液相少，（低熔点共晶）在拉应力作用时产生微少缝隙，液态填充少，产生裂纹，这一区也称为“脆性温度区”即图3-77上a、b 之间的温度范围？ ③固相阶段：完全结晶完毕，成为整体固态金属，拉应力作用时，因无液态薄膜受力均匀，不易产生裂纹。 T b—称为脆性温度区，在比区间易产生结晶裂纹，杂质较少的金属, T b小产生裂纹的可能性也小，杂质多的金属T b 大，产生裂纹的倾向也大。 3）产生结晶裂纹的条件？图3-78 如图3-78纵座标表示温度，横坐标表示由拉伸应力所产生的变形（e）和金属的塑性（P），脆性温度区的范围用T b表示上限是固液温度开始下限固相线附近，或低于固相线一段温度。 在脆性温度区内焊缝的塑性用P表示，是温度的函数，=，当在某一瞬时温度时有一个最小的塑性值（P min）PΦ ) (T （出现液态薄膜时） 受拉伸应力所产生的变形用e表示，也是温度的函数？ ①如果拉伸应力所产生的变形随温度T按曲线（1）变化，
热处理淬火裂纹产生的原因 及防止措施分析 摘要：在热处理生产实践时，常常会遇到一些零件和工具，特别是形状复杂时，淬火过程因处理不当以及一些其他因素，造成工件内部存在有强大的淬火应力，以致引起淬火裂纹。淬火裂纹直接导致零件的报废，产生的原因和条件及防止方法具有很摘要的现实意义。 关键词：淬火裂纹的实质产生原因和条件防止方法 一、淬火裂纹的实质 钢件在进行淬火是，在冷却的过程中同时产生了热应力和组织应力。由于温度的降低使零件内部产生了热应力，由于奥氏体向马氏体的转变使内部产生了组织应力，组织应力是钢件表面淬火时拉应力，钢件表面在拉应力的作用下，有开裂的危险。根据淬火裂纹断口形式和外观状态分析，淬火裂纹是在内应力作用下的脆性断裂。 二、淬火裂纹产生的原因和条件 1、钢的化学成分对淬火裂纹敏感性的影响 在一定的淬火介质中冷却时，钢的化学成分对热处理裂纹形成的影响，是由于它使钢件的内应力分布于应力集中的敏感性和钢的机械性能发生了改变的缘故。合金元素对内应力的影响，则主要是由于合金元素对钢的组织结构影响的结果。 在钢中含有的所有元素中，碳对钢机械性能的影响最大，随着含碳量的增加，钢件淬火后组织应力也有所增大，由于组织应力作
用的结果，使钢的表面具有危险的拉应力。因此，淬裂倾向将随着含碳量的增多而增大。 钢中其他常存因素，如硫、磷等夹杂物较多，呈条状、网状分布时，往往在正常淬火条件下形成裂纹。 合金元素能够在不同程度上使奥氏体的等温曲线的位置右移，即增大其淬透性，这样可以用缓慢的冷却介质进行淬火。从而残余应力较小，是钢的马氏体转变温度降低，则残余奥氏体数量增多，组织应力减小，有利于降低钢件的淬裂倾向。 2、原材料缺陷对淬火时形成裂纹的影响 钢件内部的发纹、皮下气泡、较严重的碳化物偏析以及非金属夹杂等在淬火过程中，有可能在这些缺陷处产生裂纹。 各种锻件加工时，不论是温度过高或过低都容易在锻轧过程出现细小裂纹。由于毛坯在锻轧后，表面上存在一些氧化皮，因此这些细小裂纹便不容易被发现。但钢件机械加工后一些淬火处理，将会使原来存留的的裂纹扩展开来，从而使其暴露于钢件的表面。 3、钢件的结构特点对形成裂纹的影响 钢件的淬火裂纹的形成倾向与钢件的尺寸和形状等设计结构特点有关。生产实践表明，具有截面急剧变化的工件或者有尖锐槽口的工件，在淬火冷却时这些部位会淬火时大的应力集中，都易于产生淬火裂纹。 4、淬火前的原始组织和应力状态对形成裂纹的影响 根据加热时的相变理论可以知道，钢的原始组织对加热时奥氏
退火与回火的区别在于：（简单地说，退火就是不要硬度，回火还保留一定硬度。） 回火：高温回火所得组织为回火索氏体。回火一般不单独使用，在零件淬火处理后进行回火，主要目的是消除淬火应力，得到要求的组织，回火根据回火温度的不同分为低温、中温和高温回火。分别得到回火马氏体、屈氏体和索氏体。其中淬火后进行高温回火相结合的热处理称为调质处理，其目的是获得强度，硬度和塑性，韧性都较好的综合机械性能。因此，广泛用于汽车，拖拉机，机床等的重要结构零件，如连杆，螺栓，齿轮及轴类。回火后硬度一般为HB200－330。 退火：退火过程中发生得是珠光体转变，退火的主要目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，为后续加工和最终热处理做准备。去应力退火是为了消除由于塑性形变加工、焊接等而造成的以及铸件内存在的残余应力而进行的退火工艺。锻造、铸造、焊接以及切削加工后的工件内部存在内应力，如不及时消除，将使工件在加工和使用过程中发生变形，影响工件精度。采用去应力退火消除加工过程中产生的内应力十分重要。去应力退火的加热温度低于相变温度A1，因此，在整个热处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过工件在保温和缓冷过程中自然消除的。为了使工件内应力消除得更彻底，在加热时应控制加热温度。一般是低温进炉，然后以100℃/h左右得加热速度加热到规定温度。焊接件得加热温度应略高于600℃。保温时间视情况而定，通常为2～4h。铸件去应力退火的保温时间取上限，冷却速度控制在（20～50）℃/h，冷至300℃以下才能出炉空冷。时效处理可分为自然时效和人工时效两种自然时效是将铸件置于露天场地半年以上，便其缓缓地发生形，从而使残余应力消除或减少，人工时效是将铸件加热到550～650℃进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底. 什么叫回火？ -------------------------------------------------------------------------------- 回火是将淬火后的金属成材或零件加热到某一温度，保温一定时间后，以一定方式冷却的热处理工艺，回火是淬火后紧接着进行的一种操作，通常也是工件进行热处理的最后一道工序，因而把淬火和回火的联合工艺称为最终热处理。淬火与回火的主要目的是： 1）减少内应力和降低脆性，淬火件存在着很大的应力和脆性，如没有及时回火往往会产生变形甚至开裂。 2）调整工件的机械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，为了满足各种工件不 同的性能要求，可以通过回火来调整，硬度，强度，塑性和韧性。 3）稳定工件尺寸。通过回火可使金相组织趋于稳定，以保证在以后的使用过程中不再发生变形。 4）改善某些合金钢的切削性能。 在生产中，常根据对工件性能的要求。按加热温度的不同，把回火分为低温回火，中温回火，和高温回火。 淬火和随后的高温回火相结合的热处理工艺称为调质，即在具有高度强度的同时，又有好的塑性韧性。主要用于处理随较大载荷的机器结构零件，如机床主轴，汽车后桥半轴，强力齿轮等。 什么叫淬火？ -------------------------------------------------------------------------------- 淬火是把金属成材或零件加热到相变温度以上，保温后，以大于临界冷却速度的急剧冷却，以获得马氏体组织的热处理工艺。淬火是为了得到马氏体组织，再经回火后，使工件获得良好的使用性能，以充分发挥材料的潜力。其主要目的是： 1）提高金属成材或零件的机械性能。例如：提高工具、轴承等的硬度和耐磨性，提高弹簧的弹性极限，提高轴类零件的综合机械性能等。 2）改善某些特殊钢的材料性能或化学性能。如提高不锈钢的耐蚀性，增加磁钢的永磁性等。
热裂纹和冷裂纹产生的原因 一、热裂纹的特征 热裂纹常发生在焊缝区，在焊缝结晶过程中产生的叫结晶裂纹，也有发生在热影响区中，在加热到过热温度时，晶间低熔点杂质发生熔化，产生裂纹，叫液化裂纹。 特征：沿晶界开裂（故又称晶间裂纹），断口表面有氧化色。 （2）热裂纹产生原因： ①晶间存在液态间层 焊缝：存在低熔点杂质偏析} 形成液态间层 热影响区：过热区晶界存在低熔点杂质 ②存在焊接拉应力 （3）热裂纹的防止措施： ①限制钢材和焊材的低熔点杂质，如S、P含量。 ②控制焊接规范，适当提高焊缝成形系数（即焊道的宽度与计算厚度之比）枣焊缝成形系数太小，易形成中心线偏析，易产生热裂纹。 ③调整焊缝化学成分，避免低熔点共晶物；缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝晶粒，提高塑性，减少偏析。 ④减少焊接拉应力 ⑤操作上填满弧坑
二、冷裂纹的形态和特征 焊缝区和热影响区都可能产生冷裂纹，常见冷裂纹形态有三种 冷裂纹形态{ 焊道下裂纹：在焊道下的热影响区内形成的焊接冷裂纹，常平行于熔合线发展 焊指裂纹：沿应力集中的焊址处形成的冷裂纹，在热影响内扩展 焊根裂纹：沿应力集中的焊缝根部所形成的冷裂纹，向焊缝或热影响发展 a-焊道下裂纹；b-焊趾裂纹；c-焊根裂纹 特征：无分支、穿晶开裂、断口表面无氧化色。 最主要、最常见的冷裂纹为延迟裂纹（即在焊后延迟一段时间才发生的裂纹------- 因为氢是最活跃的诱发因素，而氢在金属中扩散、聚集和诱发裂纹需要一定的时间）。（2）延迟裂纹的产生原因 ①焊接接头存在淬硬组织，性能脆化。 ②扩散氢含量较高，使接头性能脆化，并聚集在焊接缺陷处形成大量氢分子，造成非常大的局部压力。（氢是诱发延迟裂纹的最活跃因素，故有人将延迟裂纹又称氢致裂纹） ③存在较大的焊接拉应力 （3）防止延迟裂纹的措施 ①选用碱性焊条，减少焊缝金属中氢含量、提高焊缝金属塑性 ②减少氢来源枣焊材要烘干，接头要清洁（无油、无锈、无水） ③避免产生淬硬组织枣焊前预热、焊后缓冷（可以降低焊后冷却速度） ④降低焊接应力枣采用合理的工艺规范，焊后热处理等 ⑤焊后立即进行消氢处理（即加热到250℃，保温2～6左右，使焊缝金属中的扩散氢逸出金属表面）。
高合金钢淬火产生的裂纹的原因和解决方法 高合金钢是指在钢铁中有一种合金元素在10%以上时的合金钢。淬火是指将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。 高合金钢淬火时由于内应力超过材料的断裂强度，将导致工件产生淬火裂纹（尤其是在应力集中处）。而同时又由于高合金钢一般加热温度较高，而Ms点又较低，用普通方法有可能产生较严重的的裂纹。由于高合金钢的合金元素较大而随着合金元素的增加，若采用较大加热与冷却速度时，也会因加热与冷却的不均匀产生强大的内应力而淬裂。同时若合金钢的零件的设计不合理造成应力集中侧更加大淬裂倾向，原始组织中的严重带状和网装碳化物,晶粒粗大等在淬火时也会加大淬裂的倾向。同时如果合金里面含有氢也会对合金的淬裂纹有很大影响，一些有害杂质如磷，锑，铋，铅，锡等在淬火时容易产生应力集中从而形成纵向裂纹。 高合金钢的热处理是为了改善其力学性能，化学性能，物理性能，提高产品的使用寿命和提高效能。但是高合金钢一旦产生或形成裂纹，侧产品不得不报废，造成很大的经济损失，因此解决淬火裂纹的产生有很重要的经济意义。 工作应该从产品的设计开始，在设计时应正确选择材料，合理进行结构设计，提出恰当的热处理技术要求。零件设计完成后合理制定热处理工艺，并按照工艺流程正确热处理。其几个重要解决淬火裂纹的环节如下： 1 确定恰当的加热参数 在热处理中，加热不当是引起淬火开裂的主要因素。因此要正确选择加热介质，加热温度，加热速度和保温时间等加热参数。 2 选定合适的淬火方法 合适的淬火方法可以很好的解决淬火裂纹的产生，其中可分为： （1）预冷淬火 预冷淬火是淬火时零件先在空气,油，热浴中，预冷到略高Ar3的温度后，再迅速置于淬火介质中淬火。预冷淬火可以减少热应力，使工件变形和开裂倾向减少。 （2）多介质淬火 多介质淬火，根据选用的淬火介质的不同，以及操作方法的特点可分为双介质淬火，三介质淬火等。 （3）分级淬火 分级淬火是将工件从淬火温度，直接速冷到Ms点以上某一温度，经适当保温，使工件表面与心部的温度均匀后，再取出空冷，使工件在缓慢冷速下进行马氏体转变的淬火方法。 （4）马氏体等温淬火 零件奥氏体化后淬入低于Ms点以下50—到100°C的热浴中等温保持，以获得马氏体的淬火方法。 （5）薄壳淬火 薄壳淬火是指将低淬透性的钢制工件，整体加热后，用水，盐水等急速冷却，使其表面得到一定均匀的马氏体壳层。 （6）间断淬火法 将加热好的工件淬入水中，数秒后随即提出水面，在客气中稍等一定时间，再淬入水中，如此往复几次，最后放入水中冷至室温。 （7）浅冷淬火 有些工件在淬火时，自高温一直冷却到室温，侧因淬火应力较大，较易发生变形开裂。
焊后热处理的缺陷及预防 [摘要] 热处理工艺在热处理技术规程中已有了较为完善的说明，但有关实际操作中的资料较少，本文主要介绍了在电 力建设施工中由于热处理不正确出现的缺陷以及在实际操作中怎样避免这些缺陷。 [关键词] 热处理缺陷热处理实际操作热电偶固定 随着机组向越来越大容量的发展，合金钢大量应用，对焊接热处理的要求越来越高，越来越严格。焊件经不正确的焊后热处理，会产生各种缺陷，有些缺陷可以经过重新热处理予以纠正，但有些缺陷却无法补救而造成废品。常见的缺陷有以下几种： 1、过热 1)特征：焊件在退火状态下的断口上呈现特别粗大的晶粒，在淬火的断口上呈现粗大的马氏体针状结构 2)产生原因：在加热过程中，不严格控制加热工艺所致，如加热温度过高或在高温下的停留时间过长，一般在正火或 高温退火工艺中易出现。 3)危害性：粗化的结构，极易出现裂纹，即使不出现裂纹，也会使焊件的强度、塑性、韧性大大降低。 4)预防及纠正：为预防过热，加热温度必须严格控制，同时在高温的停留时间尽量缩短。对过热程度严重的焊件可重 复二次退火或正火来纠正。 2、过烧 1)特征：除断口呈现粗大晶粒外，在晶粒间的边界处有熔化或氧化现象，即在晶间集聚着低熔点的杂质或氧化物。 2)产生原因：加热温度过高（大于1300℃）或在高温下保温时间过长。 3)危害性：产生过烧后会使焊件的强度、塑性、韧性急剧降低。 4)预防：必须严格执行热处理规范，且不允许氧化性火焰直接与焊件接触。产生过烧后，焊件无法补救。 3、变形与裂纹 1)特征：焊件的变形与宏观裂纹一般用肉眼可见。 2)产生原因：一是由于焊件的内应力产生，内应力的产生是由于焊件的加热冷却时内外温度不均匀造成体积膨胀或收 缩不一致而引起的热应力。二是由于内部A向M转变时体积变化的不均匀性引起的结构应力，当应力超过焊件的屈服极限时 发生变形。当超过焊件的强度极限时发生裂纹。 3)危害性：造成返工，增加生产工序，提高了成本，有时还造成焊件的报废。 4)预防：采取措施降低内应力。 4、硬度升高
一、热裂纹产生的原因分析 1、焊缝中杂质和拉应力的存在 因为焊缝中的杂质在焊缝结晶过程中会形成低熔点结晶。原因是低熔点共晶物的存在.结晶时被推挤到晶界上，形成液态薄膜，凝固收缩时焊缝金属在拉应力作用下,液态薄膜承受不了拉应力而形成裂纹。热裂纹就轻易在焊缝金属中产生.所以要控制焊缝金属杂质的含量，减少低熔点共晶物的天生。同时由此可见结晶裂纹的产生是低熔点共晶体和焊接拉应力共同作用的结果，二者缺一不可。低熔点共晶体是产生结晶裂纹的内因，焊接拉应力是产生结晶裂纹的外因。 2、焊缝终端部位温度的变化 埋弧焊焊接时,当焊接热源靠近纵焊缝的终端部位时,焊缝端部正常的温度场将发生变化,越靠近终端其变化越大.由于引弧板的尺寸远比筒体小,其热容量也小得多,而熄弧板与筒体之间只靠定位焊连接,故可视为大部门不连续.所以终端焊缝部位的传热前提是很差的,致使该部位局部温度升高,熔池外形发生变化,熔深也将随之变大,同时熔池在高温下停留的时间也变长,熔池凝固的速度变慢,尤其当熄弧板尺寸过小、熄弧板与筒体之间的定位焊缝过短、过薄时更为明显. 焊缝外形对结晶裂纹的形成有显著的影响。熔宽与熔深比小易形成裂纹，熔宽与熔深比大抗结晶裂纹性较高。 3、焊接线能量的影响 因为埋弧焊所采用的焊接热输入量往往比其他焊接方法要大得多,焊接线能量的大小直接影响到焊缝的成形，而焊缝的成形外形又直接决定着焊缝凝固后的晶粒分布和低熔点共晶体的存在位置及受力情况，因而对结晶裂纹产生与否影响较大。另外,焊缝的横向收缩量远比间隙的张开量要小,使终端部位的横向拉伸力比其他焊接方法要大.这对开坡口的中厚板和不开坡口的较薄板尤为明显. 4、其他情况 如存在强制装配,装配质量不符合要求. 二、焊缝裂纹的性质及特点 终端裂纹形成的部位有时为终端,有时为距终端四周地区150mm范围内,有时为表面裂纹,有时为内部裂纹,而大多数情况是发生在终端四周的内部裂纹.裂纹与焊缝的波纹线相垂直，露在焊缝表面的有显著的锯齿外形。这些特征都是结晶裂纹的表现，除了结晶裂纹以外，其它类型的裂纹在低合金钢板自动埋弧焊时极为少见。在出产中我们发现低合金钢板自动埋弧焊结晶裂纹的产生有以下几个特点： 1、多泛起在第一遍焊接时。 2、厚度小于20mm的钢板的筒节纵缝的熄弧板处易产生结晶裂纹；而厚度大于20mm的低合金钢板在纵缝和环缝中都有可能无规律地泛起裂纹。 3、在钢板和焊剂的化学成分中碳及其它易产生热裂纹的有害合金成分偏上限或超过划定含量上限时易产生裂纹。 三、预防措施 从上述热裂纹产生原因分析可见,要克服埋弧焊热裂纹最主要的措施是: 1、减小焊接拉应力
热处理淬火十种裂纹分析与措施 2007-4-16 1、纵向裂纹 裂纹呈轴向，形状细而长。当模具完全淬透即无心淬火时，心部转变为比容最大的淬火马氏体,产生切向拉应力，模具钢的含碳量愈高，产生的切向拉应力愈大，当拉应力大于该钢强度极限时导致纵向裂纹形成。以下因素又加剧了纵向裂纹的产生：(1)钢中含有较多S、P、***、Bi、Pb、Sn、As等低熔点有害杂质，钢锭轧制时沿轧制方向呈纵向严重偏析分布，易产生应力集中形成纵向淬火裂纹，或原材料轧制后快冷形成的纵向裂纹未加工掉保留在产品中导致最终淬火裂纹扩大形成纵向裂纹；(2)模具尺寸在钢的淬裂敏感尺寸范围内(碳工具钢淬裂危险尺寸为8-15mm，中低合金钢危险尺寸为25-40mm)或选择的淬火冷却介质大大超过该钢的临界淬火冷却速度时均易形成纵向裂纹。 预防措施：(1)严格原材料入库检查，对有害杂质含量超标钢材不投产；(2)尽量选用真空冶炼，炉外精炼或电渣重熔模具钢材；(3)改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；(4)变无心淬火为有心淬火即不完全淬透，获得强韧性高的下贝氏体组织等措施，大幅度降低拉应力，能有效避免模具纵向开裂和淬火畸变。 2、横向裂纹 裂纹特征是垂直于轴向。未淬透模具，在淬硬区与未淬硬区过渡部分存在大的拉应力峰值，大型模具快速冷却时易形成大的拉应力峰值，因形成的轴向应力大于切向应力，导致产生横向裂纹。锻造模块中S、P．***，Bi，Pb，Sn，As等低熔点有害杂质的横向偏析或模块存在横向显微裂纹，淬火后经扩展形成横向裂纹。 预防措施：(1)模块应合理锻造，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2—3之间，锻造采用双十字形变向锻造，经五镦五拔多火锻造，使钢中碳化物和杂质呈细、小，匀分布于钢基体，锻造纤维组织围绕型腔无定向分布，大幅度提高模块横向力学性能，减少和消除应力源；(2)选择理想的冷却速度和冷却介质：在钢的Ms点以上快冷，大于该钢临界淬火冷却速度，钢中过冷奥氏体产生的应力为热应力，
热处理淬火开裂及预防 在工件热处理过程中，淬火开裂是一种常见的现象，它对工件的机械性能、使用寿命等有重大影响，加强对热处理淬火开裂问题的讨论和预防，对公司企业产品质量的提高及经济效益等有重大意义。 一、淬火裂纹 （1）淬火裂纹是热处理应力超过材料的锻裂强度时引起的开裂现象。 （2）裂纹现象 裂纹呈断续的串联分布，断口有淬火油或盐水的痕迹，无氧化色，裂纹两侧也无脱碳现象。 二、淬火开裂的原因 1、由人为因素、淬火工艺不当等因素造成的。 （1）材料管理混乱 误把高碳钢或高碳高合金钢当做低、中碳钢使用，采用水淬，或者淬火液选择不当；有的淬火油中混入水，使冷却速度 不均匀等。 （2）淬火加热温度过高，或者在高温下保温时间过长，引起晶粒粗化，组织粗大，晶界弱化，如过热组织，就大大降低了钢的力学性能，使钢 的脆断强度降低，很容易产生淬火开裂。 （3）冷却不当 在Ms温度以下快冷，因组织应力大引起开裂。如水-油双介质淬火。在水中停留时间长，淬火油中含有过多水份。 （4）未淬透工件心部硬度为36～45HRC时，在淬硬层中和非淬硬层交界处易形成淬火裂纹。 （5）重复淬火前未经中间退火，过热倾向大，前项淬火的应力未能完全消
除，以及多次加热引起表面脱碳，都会促使淬火开裂。 （6）大截面高合金钢工件，淬火加热时未经预热或加热速度过快，加热时热应力和组织应力增大，引起开裂。 （7）高速钢、高铬钢分级淬火，工件工件未冷至室温，急于清洗（Ms以下快冷）引起开裂。 （8）深冷处理因急冷急热形成的热应力和组织应力都比较大，且低温时材料的脆断强度低，易产生淬火开裂。 （9）淬火后未及时回火工件内部的显微裂纹在淬火应力作用下扩展形成宏观裂纹。 （10）淬火后产生应力不平衡，未使工件开裂，但在后来机加工中或者在搬运过程中，受外力过大，造成开裂。 2、内部组织不良原因造成的 (1)严重表面脱碳易形成网状裂纹。严重脱碳的高碳工具钢工件，脱碳层 马氏体比未脱碳层马氏体体积小，收到拉应力作用易形成网状裂纹。 （2）原始组织不良，如高碳钢球化质量欠佳，其组织是细片状珠光体或点状珠光体，过热倾向大；晶粒粗化，马氏体碳含量高，淬火开裂倾向 大。 （3）原材料显微裂纹，非金属夹杂物，严重碳化物偏析淬开裂倾向大，如非金属夹杂物或严重碳化物沿轧制方向形成带状分布，由于力学性能 的各向异性，其横向性能比纵向性能低30%～50%，在表面最大拉应力作 用下。常沿非金属夹杂物或碳化物分布方向呈纵向裂纹。 （4）淬透性低的钢，用钳子夹持淬火时，被夹持部位冷却速度慢在非马