常见淬火裂纹有以下10种类型

淬火裂纹产生的原因是什么，常见淬火裂纹有哪几种
一、淬火裂纹产生原因
1、钢制工件常由于结构设计不合理、钢材选择不当、淬火温度控制不正确、淬火冷却速度不合适等，而产生淬火裂纹。

2、增大淬火内应力，会使已形成的淬火显微裂纹扩展，形成淬火裂纹。

3、由于增大了显微裂纹的形成敏感度，增加了显微裂纹的数量，从而增大淬火裂纹的形成。

二、常见淬火裂纹类型
淬火裂纹一般来讲通常分为纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、剥离裂纹四种。

1、纵向裂纹（又称轴向裂纹）
这类裂纹特征是沿轴向分布，由工件表面裂向心部，深度不等，一般深而长，在钢件上常用一条或数条。

2、横向裂纹（弧形裂纹）
横向裂纹的断口分析表明，断口与工件轴线垂直，断裂的产生不是源于表面，而是在内部。

裂纹在内部产生，以放射状向周围扩展。

工件的凹槽、棱角、截面突变处常发生弧形裂纹。

淬火工件有软点时，软点周围也存在一个过渡区，该处存在着很大的拉应力，从而引起弧形裂纹。

带槽、中心孔或销孔的零件淬火时，这些部位冷却较慢，相应的淬硬层较薄，故在过渡区由于拉应力作用易形成弧形裂纹。

3、网状裂纹
这种裂纹是一种表面裂纹，其深度较浅，一般在0.01～1.5mm左右。

裂纹走向具有任意方向性，与工件的外形无关，许多裂纹相互连接构成网状。

当裂纹变深时，网状逐渐消失；当达到1mm以上时，就变成任意走向的或纵向分布的少数条纹了。

4、剥离裂纹
这种裂纹多发生在表面淬火，或表面渗碳，渗氮和渗硼等化学热处理的工件中。

裂纹的位置多在硬化层和心部交界处，即多产生在过渡区中。

常见的淬火裂纹的类型及特征零件产生裂纹主要发生在淬火冷却的后期，即马氏体相变基本结束或完全冷却后，因零件中存在的拉应力超过钢的断裂强度而引起脆性破坏。

裂纹通常垂直于最大拉伸变形方向，因此零件产生不同形式的裂纹主要取决于所受的应力分布状态。

常见的淬火裂纹的类型：纵向（轴向）裂纹主要在切向的拉伸应力超过该材料的断裂强度时产生；当在零件内表面形成的大的轴向拉应力超过材料断裂强度时形成横向裂纹；网状裂纹是在表面二向拉伸应力作用下形成的；剥离裂纹产生在很薄的淬硬层内，当应力发生急剧改变并在径向作用着过大拉应力时将可能产生这种裂纹。

纵向裂纹纵向裂纹又称轴向裂纹，裂纹产生于零件表层附近最大拉应力处，并裂向心部有一定深度，裂纹走向一般平行轴向，但零件存在应力集中时或存在内部组织缺陷时也可改变走向。

工件完全淬透后，容易产生纵向裂纹，这与淬透工件表层存在较大切向拉应力有关，并随钢的含碳量提髙，形成纵向裂纹的倾向增大。

低碳钢因马氏体比体积小，而且热应力作用强，表面存在着很大的残余压应力，故不易淬裂，随着含碳量提高，表层压应力减小，组织应力作用增强，同时拉应力峰值移向表面层，因此，高碳钢在过热情况下易形成纵向淬裂。

零件尺寸直接影响残余应力大小及分布，其淬裂倾向也不同。

在危险截面尺寸范围内淬火也很容易形成纵向裂纹。

此外，钢的原材料块陷也往往造成纵向裂纹。

由于大多数钢件是由轧制成材的，钢中非金屑夹杂物、碳化物等沿着变形方向分布，致使钢材各向异性。

如工具钢存在带状组织，淬火后其横向的断裂强度比纵向小30％〜50％外，如果钢中存在非金屑夹杂物等导致应力集中的因索，即使在切向应力比轴向应力小的情况下也容易形成纵向裂纹。

为此，严格控制钢中非金属夹杂物、礙化糖级别是防止淬火裂纹的重要因素。

横向裂纹和弧形裂纹横向裂纹和弧形裂纹的内应力分布特征是：表面受压应力，离开表面一定的距离后，压应力变为很大的拉应力，裂纹产生在拉应力的蜂值区域内，然后当内应力重新分布或钢的脆性进一步增加时才蔓延到零件表面。

模具钢淬火十种裂纹分析与措施模具钢是工业生产中常用的材料，其强度高、硬度好、抗磨损性能好等特点成为了制品的优选材料。

但是在生产过程中，模具钢经过淬火处理后，往往会出现各种裂纹，严重影响模具的使用寿命和加工效率。

为此，我们需要对模具钢淬火中常出现的十种裂纹进行分析，并提出相应的措施。

一、火花裂纹火花裂纹是由于铸造钢中的气孔和夹杂物在高温状态下合并膨胀，导致金属内部产生裂纹。

为了避免该现象的产生，建议在制造加工过程中加强钢锭的冶炼质量控制，采用真空熔炼、热等静压和快速凝固技术去除气孔和夹杂物。

二、负荷裂纹负荷裂纹是由于模具钢在淬火时由于急剧的温度变化而引起的裂纹，也是淬火裂纹中最为常见的一种。

淬火时需要控制冷却速度，避免急剧温度变化，同时要控制模具钢的加热温度，确保温度均匀提高。

三、回火软化回火软化是因为模具钢在淬火后经过回火处理后硬度降低，从而引发裂纹的现象。

为避免回火软化，建议选择合适的回火温度和时间，避免过高或过低的回火温度。

四、管道裂纹管道裂纹是模具钢在淬火后由于气化过程中引起的内部膨胀而产生的裂纹。

为避免管道裂纹的发生，应采取合适的淬火工艺和控制冷却速度，避免过快的冷却。

五、表面裂纹表面裂纹是在制作模具钢的过程中表面出现的裂纹，通常是由于加工引起的。

为防止表面裂纹，可以采用加工时逐步减小切削深度和提高切削速度的方法。

六、轮廓裂纹轮廓裂纹是由于模具钢在淬火后因变形应力而产生的裂纹。

为避免轮廓裂纹的产生，应在淬火后对模具进行适当的回火处理。

七、疲劳裂纹疲劳裂纹是由于模具钢在长时间循环负载下出现的裂纹。

为预防疲劳裂纹的发生，应注重模具的设计及生产质量，确保模具的强度和硬度等性能符合要求。

八、柔韧性裂纹柔韧性裂纹是由于模具钢在淬火后由于变形所引起的裂纹。

为预防柔韧性裂纹，可以采用自然回火工艺或选择合适的预加工技术来减小模具的变形。

九、氢致裂纹氢致裂纹是由于模具钢在制造过程中受到外界湿度等因素的影响，产生了氢致脆弱的裂纹。

模具钢淬火中的裂纹分析及解决方案模具钢在淬火过程中容易发生裂纹问题，这会对模具的使用寿命和性能造成严重影响。

因此，进行裂纹分析并提出解决方案至关重要。

本文将围绕模具钢淬火中的裂纹问题展开讨论，包括裂纹的形成原因、常见的裂纹类型，以及相应的解决方案。

首先，淬火中裂纹的形成原因主要有以下几点：1.内应力积累：模具钢在冷却过程中会出现温度梯度，不同部位的冷却速度不一致，导致内应力积累，最终引发裂纹。

2.不均匀变形：由于模具钢的结构和尺寸复杂，淬火过程中容易产生不均匀变形，造成应力超过材料的弹性极限，从而使裂纹形成。

3.冷却速度过快：过快的冷却速度会导致模具钢表面和内部温度梯度过大，产生应力集中，从而引发裂纹。

常见的裂纹类型主要有：1.表面裂纹：表面裂纹是最常见的裂纹类型，通常由于冷却速度过快或应力集中引起。

这种裂纹通常分布在模具钢的最外层。

2.内部裂纹：内部裂纹是由于冷却速度不均匀或结构变形造成的。

这种裂纹通常分布在模具钢的内部。

针对上述裂纹问题，下面给出一些解决方案：1.控制冷却速度：合理控制冷却速度可以减少模具钢淬火过程中的热应力，降低裂纹的风险。

可以通过增加冷却介质的温度、减小冷却介质的流量或使用其他缓慢冷却方法来实现。

2.合理设计模具结构：模具的设计结构应该避免尖角和过于薄壁的部位，以减少应力集中导致的裂纹。

在可能的情况下，可以添加过渡圆角和半径，有助于减少裂纹的风险。

3.适当的预处理：通过适当的热处理工艺可以改善模具钢的力学性能和织构，减少应力集中和变形，降低裂纹的发生。

这包括应用回火、退火和正火等热处理方法。

4.使用有效的质量控制措施：在制造模具钢过程中，需要严格控制原材料的质量，以确保材料的均匀性和稳定性。

此外，必须严格控制加工中的工艺参数，以确保产品的质量。

总结起来，模具钢淬火中的裂纹问题对模具的使用寿命和性能都有很大的影响。

针对裂纹的形成原因和类型，我们可以通过控制冷却速度、合理设计模具结构、适当的预处理和使用有效的质量控制措施等方面来解决这一问题。

化学元素对钢的性能的影响1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。

碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。

如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。

硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。

在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。

硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。

含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。

硅量增加，会降低钢的焊接性能。

3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。

因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。

5、硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。

使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。

硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。

所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.040%。

在钢中加入0.08-0.20%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。

6、铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

热处理淬火裂纹和磨削裂纹齿轮生产中常常产生淬火裂纹及磨削裂纹，最终导致产品报废，所以分析研究裂纹产生的原因、影响因素及其克服的办法是重要而有意义的。

1、淬火裂纹1.1 淬火裂纹的类型淬火裂纹的类型，或特征与淬火内应力密切相关（图1）。

图1 淬火裂纹类型及形成裂纹的内应力其中特别应指出的是最为常见的纵向裂纹和横向裂纹。

（1）纵向裂纹（见图中的左上）这类裂纹主要发生在淬透工件，以组织应力为主在表面形成拉应力，而且三向应力中切向应力大于轴向应力（图2）（2）横向裂纹（见图中的左上第二图）这类裂纹主要发生在未淬透工件，最终在表面形成压应力，而在层下相应存在一定的拉应力，而且三向应力中轴向应力大于切向应力（图3）1.2 淬火裂纹的裂面特征淬火裂纹的裂痕面无杂色。

水淬时可能有红锈斑，油淬时有油渍。

图3 含ω（C）1%，ω（V）0.2%钢圆柱试样（Ф18mm）自800℃水淬后未淬透的心部大小对残留应力的影响因为淬火裂纹发生在250℃以下（Ms点以下），因而裂痕面不会有氧化。

若裂痕面有氧化或脱碳，则应视为锻造裂纹，或淬火前就存在的裂纹，在淬火后加深、扩大。

1.3 淬火裂纹的影响因素（1）合金元素合金元素的影响见图4。

C、Cr、Mo及Mn元素含量到一定程度即易引起淬火裂纹，P是最强的影响元素。

（2）钢的淬透性图5是钢淬裂倾向与淬透性的关系，即随着淬透性的提高，淬裂倾向增大。

（3）钢的Ms点当钢材的Ms点大于320℃，几乎不产生淬火裂纹（图6），这是因为在比较高的温度发生的马氏体转变立即得到回火，组织应力被降低。

（4）淬火温度通常，淬火温度越高越容易产生裂纹，然而，此现象与淬火深度亦即工件大小有密切的关系。

从图7来分析三种情况：a、第Ⅰ区，小工件淬火温度越高，淬火裂纹越易发生。

这是因为小工件温度越高，心部越容易淬硬，组织应力型占主导，表面拉应力增大。

b、第Ⅱ区，大工件淬火温度越高，越不容易产生淬火裂纹，这是因为对大工件，心部淬不透，所以其温度越高，能淬硬的心部体积增大，硬度提高，使表面压应力降低，相应，过渡区的拉应力也下降。

热处理缺陷一、淬火裂纹（一）淬火裂纹的类型和特征1. 纵向裂纹：沿工件纵向分布，裂纹较深而长，一条或几条。

产生原因：完全淬透，温度升高，裂纹倾向增大，尺寸较长而形状复杂的工件易产生纵向裂纹2. 横向裂纹：裂纹垂直于轴向，断口形貌由中心向四周发散，易长生于尺寸较大的工件，由于内外层马氏体相变不同时，相变应力较大产生3. 表面裂纹：呈网状，深度较浅，高频或火焰淬火时，加热未达到奥氏体化温度就快冷火加热到临界温度以上后冷速慢4. 剥离裂纹：表面淬火工件，表面淬硬层剥落或化学热处理后沿扩散层出现的表面剥落称玻璃裂纹。

裂纹平行于工件表面，潜伏在表皮下。

5. 淬火裂纹微观特征：抛光态下，曲折刚直，多沿晶扩展，也有穿晶、混晶扩展，裂纹两侧无脱碳，断口上无氧化色，呈脆性沿晶或混晶断裂。

（二）淬火裂纹形成机理钢中奥氏体向马氏体转变时体积增大所产生的应力导致淬火裂纹。

当钢淬火冷却时，在首先达到M s点温度的工件外层率先形成马氏体，发生体积膨胀，产生应力，外表面的马氏体膨胀几乎不受限制。

继续冷却当靠近中心部位的材料到达M s点温度时，新生的马氏体膨胀收到早已形成的外层马氏体的限制，产生使表面张开的内应力。

当马氏体大量形成所产生的内应力大于零件外层淬火状态的马氏体强度时，便出现开裂。

（三）影响淬火裂纹的因素1. 钢的化学成分：含碳、铬、钼、磷高易引起裂纹2. 材料缺陷：发纹、气泡、碳化物偏析、非金属夹杂、过热、折叠、微裂纹等3. 钢件形状结构：截面急剧变化的工件，有尖角、缺口、孔洞、槽口、冲压标记、刻痕、加工刀痕等应力集中部位易发生。

4. 淬火前原始组织：球状珠光体比片状珠光体不易产生淬火裂纹，因球状珠光体淬成马氏体时其比容变化小、应力小5. 淬火温度淬火温度高易产生裂纹，奥氏体晶粒粗大，淬透性提高，淬裂倾向大。

淬火温度与淬火裂纹发生率之间有三种情况：1）对于小型零件，淬火温度高，淬火裂纹发生率高2）对于大型零件，淬火温度高，淬火裂纹发生率低3）对于中型零件，裂纹发生有个转变温度6. 冷却速度冷速快，使表面产生压应力，内层为张应力，这种应力不易产生裂纹，但冷到马氏体转变点以下时产生相变应力，表面为张应力，易产生淬火裂纹。

热处理工试卷（出自热处理工考工题解）一、填空题：1、认真贯彻执行“安全第一，预防为主”的方针，做到先安全后生产，不安全不生产。

工作前必须穿戴好劳动保护品。

2、工件出炉后，油冷件必须观察油温是否上升，以便确定工件是否搬出。

3、机组程序进出炉过程中，必须要有操作人员在操作室内，同时手要放在急停按钮附近，如有紧急情况可以迅速急停。

4、热处理“四把火”是指正火、淬火、退火、回火。

5、热处理回火根据温度不同分为低温回火、中温回火、高温回火。

6、热处理操作人员应注意防火、防爆、防毒、防烫、防触电，并了解有关的救护知识。

工作场地应配备消防器材。

7、液氨瓶、丙烷瓶、甲醇桶必须放在阴暗处，不得靠近热源，经常检查钢瓶阀门是否泄漏现象，气温高时要注意冷却。

使用完毕必须妥善保管，防止碰撞，存放时严禁混放。

8 、高频操作人员应具备一定的电气知识，并穿戴好绝缘靴、绝缘手套合其它防护用品。

操作台及地面必须铺设绝缘橡胶板。

屏蔽合防护罩栏应完好。

9、高频操作须两人以上方可操作设备，并指定一人负责。

更换感应器时，必须切断高压电。

10 、高频操作结束，首先切断高压电，再切断灯丝电源。

设备停止工作后，应继续供水5～10 分钟，待电子管充分冷却后，再停水泵。

11 、箱式电炉送电时，先合总开关，后合控制开关；停电时，先切断控制开关。

高温箱式炉换挡时，应切断电源，禁止带电换挡。

12、热处理机组加热过程中，当温度超过700 ℃时，将防危险温度计下限指针指在700 ℃；机组停炉时，确认炉温不大于850 ℃，油温小于80℃ 13 、热处理工艺规程中，必须包括三个主要工艺参数，分别是加热温度、加热时间、冷却速度。

14 、按照钢的含碳量不同，可分为：低碳钢、中碳钢、高碳钢。

15 、厚薄不均匀的工件淬火时，先将厚的部分淬入介质中，以防止开裂。

有凹形孔的工件，凹面向上淬入冷却介质，不能凹面向下。

16 、我厂工件常用冷却方式有空冷、水冷、油冷。

其中空冷冷却方式最慢。

淬火裂纹的特征及鉴别淬火裂纹的特征及鉴别杭州市机械科学研究所杨廷质钢在热处理过程中所形成的裂纹,总称为处理裂纹.产生热处理裂纹的因素是多方面的,有原材料的缺陷,有淬火加热温度过高,有冷却方法不当,有零件几何形状设计不合理等等.下面,本人据多年金相检验的体会,分别按上述诸因素对淬火裂纹的特征及鉴别法作一简单的叙述一,原材料缺陷引起淬火开裂1.夹杂物引起淬火裂纹存在于金属中的氧化物,硅酸盐和硫化物等均属夹杂物它们在冷热加工过程中,会沿着加工方向伸长扩展成条片状,或碎裂成更小的颗粒而以断续的链状分布,作为独立相存在钢中(图1,图2).图l塑性夹杂物100×一部嚣圈2脆性夹杂袖100×象这类夹杂物,直接破坏了钢中基体组织的连续性,使组缨不均习增加.钢锭中有些非16金属夹杂物具有较母相金属为低的熔点,当热加工时,由于非金属夹杂物的熔融或软化,从而降低了钢在热态下的强度.并在该处起着局部缺口的作用,导致应力集中,往往成为淬火裂纹的起源.由于非金属夹杂物引起淬火开裂,必然与这些献路保持着一定联系.因此,在作金相分析时,在裂纹附近常能看到伴有夹杂物分布的特征(圈3).图3裂纹附近夹杂枷5OX有时也能看到在受侵蚀的金相磨面上有细短微裂纹.这种细短微裂纹在侵蚀前用显微镜观察是非金属夹杂物,象这种微细裂纹称为发纹,不是淬火裂纹.在作淬火裂纹分析时,有时也会误判不是由原材料夹杂物引起的淬火裂纹,却认为是原材料夹杂物引起淬火裂纹.如45号钢机6mm螺栓,诩质后在粗加工时发现表面开裂(图4),经金相观察,裂纹处有夹杂物存在(图5,圈0).而裂纹边缘未发现脱碳(图7).这说明该裂纹是淬火裂纹.是否可以说该淬火裂纹是由于原材料夹杂物所引起呢?不是从幽6可以观察到,该夹杂物是沿纵向成60.角方向延伸(也是治裂纹方向延伸).经金相鉴别,该夹杂物是氧化物,是由于螺栓毛坯在高温回火时所引起氧化的结图4~16mm螺拴表面洋火裂纹果.并非是原材料所存在的夹杂物.而造成淬火裂纹其主要原因是淬火加热温度过高所gI起淬火开裂.沿纵向延伸夹杂物100×图7裂纹边缘未发现脱碳4002.碳化物偏析引起淬火开裂这种情况多见于台金工具钢和高速钢一类,因这些钢存在碳化物不均匀,且在压力加工中又未能破碎,就会星网状分布或呈严重带状偏析(图8,9).图8W8Cr4V铜碳化物呈难状分布100×图6沿纵向成60.角廷伸夹杂物100×图9WIsCr,V钢碳化物呈带状分布100x这种碳化物形状会使钢的机械性能呈各向异性,降低钢材热处理后的强度和韧性,表1为碳化物不均匀度对Wr'V高速钢机械性能的影响而在碳化物偏析处,碳及合金元素含量较高,在该处过热敏感性较大,在正常淬火温度也易获得较粗大的淬火马氏体组织(图10).在碳化物发生严重偏析处,因淬火时有高的局部应力,就会沿着碳化物偏析处产生淬火裂纹(图11).表一1碳化物不均匀度对Wl.Cr,V铜的机械性能的影响不均匀性HR口红硬性HRo袅别:N/mmN-mlcm'硬度600℃e25℃650℃358922.665.261.359.051.13421.664.561.059.050.6310816.76559.058.0.50.117-一翟固lOWl8Cr.V铜碳化物偏折处固13淬火前裂纹1O0X 粗大针状马氏体500×图IIWsCr4V钢沿碳化物偏折处开裂l00X3.原材料裂纹在淬火时的扩展当原材料裂纹暴露在工作表面时,固裂纹细小,有时不易被发现,在热处理淬火时,由于内应力的作用,使工作在原有的裂纹处进一步扩大,成为淬犬裂纹(图12).鉴图1245号钢在原有裂垃上扩展l00X别裂纹是热处理裂纹还是热处理前存在的裂纹,可借助子金相显徽镜来鉴别.如果裂纹在热处理之前即已存在,工件经淬火加热之后,其裂纹一般较为宽阔,裂纹两侧将会发生氧化脱碳现象(图i3).这是由于在淬火加热时,空气沿着裂缝渗入,使裂纹两侧发生严重脱碳.如果裂纹隐藏在工件内部,淬火加热时,裂纹不可能和空气接触,裂纹周围就无脱碳现象.由此可见裂纹两侧有氧化脱碳现象多系发生在淬火之前j反之,不能说裂纹两侧没有脱碳均是淬火裂纹.18二,淬火加热温度过高引起开裂荆在过高的温度下加热时,会使奥氏体晶粒粗大,加热温度愈高或高温停留时间过长,则奥氏体晶粒将会愈粗大.这种粗大奥氏体晶粒会使锶的力学性能变坏,如冲击性能下降.由于加热温度过高,在同样的淬火冷却条件下,淬裂的倾向比在正常加热温度况下来得大.当工件几何形状愈复杂,冷却愈剧烈,产生裂纹的可能性也就越大.淬火加热温度过高形成的裂纹多具有一个共同的特点:奥氏体晶粒粗大,裂纹一般是沿着奥氏体晶界分布.在显微组织中可以看到粗大针状马氏体(图14).图1445号钢粗大针状马氏体裂纹浩奥氏体晶界分布400X淬火加热温度过高而引起开裂在工具钢中尤为常见.因为工具钢过热后,不仅晶粒易粗大,而且还有较多的碳化物溶入奥氏体中,使高碳马氏体的数量增加,显微裂纹增多,脆性增加,强度降低,易造成工件在津火时开裂.图15为9CrSi钢和T10钢在水中淬火出现裂纹的试祥数量与淬火温度的关系.随着淬火温度的提高,试样产生裂纹的数量四呷曩呈直线上升.,鬃挫裂技{;;符硝百j仳c图159CrSi钢和Tl0钢在水淬火产生裂纹试样的数量与加热温度的关系W.Cr.V高速钢,对热硬性影响最大的两个元素钨和钒,溶入奥氏体的数量随温度的升高而增加.为了使刀具在淬火回火后获得最佳的切削性能,一般都采用126o.～1280'C淬火,该温度已接近高速锕开始熔化温度.因此,在高速钢淬火时温度控制稍有不慎就会gl起过热和过烧.图l6为高速钢过热的组织,一次破化物形状发生改变,晶粒边界部分碳化物熔化.冷却时析出半网状和阿状碳化物.图17为淬火加热时过烧金相组织,以致晶界发生熔化,出现祖大莱氏体共晶组织.图l8为淬火加热时温度过高而Be起开裂.由图l8可见,这类裂纹往往发生在网状碱化物区域,产生裂纹的原因是高速钢过热形成的共晶碳化物治晶界呈网状分布,使刀具产生很大脆性.在淬火时,由于粗大晶粒引起的巨大的淬火应力,常导致沿晶界开裂.图l6W,BCr.V钢过热,一班碳化物形状发生改童500x图l7W.sCrIv钢过烧,晶界发生熔亿500x固18W1日Cr'v钢淬火加热温度过高l起淬火开裂500×三,淬火冷却方法不当号I起开裂由热处理所引起的缺陷,淬裂是最严重的一种.—旦淬裂,工件就会报废,在经济上损失是很大的.淬裂出现在淬火冷却末期或者说裂纹是发生在钢的马氏体转变点Ms～Mz区间.为了获得马氏体组织和足够的淬硬层深度,就必须采用一定速度冷却.工件在急冷时必然会使表面与心部,厚的部分与薄的部分形成很大的温差,从而使工件在各部分发生体积的热胀冷缩不一致,组织转变不协调(转变时间和转变量不一致).因此,在淬火过程中必然会产生内应力,当瞬时内应力超过工件在该温度下的弹性极限就会使工件变形.超过该工件的断裂强度时,就会导致工件开裂.如某柴油机厂一零件是由40Mn钢制造,由于使用淬火介质不当,出现大批工件开裂.因40Mnz钢是中碳合金钢,其淬火介质适宜用油,该厂淬火介质采用水,以致冷却速度过快,增加了工件的内应力,引超大量开裂. (下转第24页)l拿?千赫,相移很小,忽略不计.叉因为交变主磁通与电磁澈振力变化同相,所以巾.F:0,cw÷0则中=巾=97l+札.+中:.lo(3)实测表明,功率放大器输出电流最大失真度小于l%,一般在0.5左右,应该说是比较好的.电磁激振器上的直流信号和交流信号共同作用下的铁心线圈是个非线性元件,即使流经交流线圈中的功放输出电压是正弦波,而电流常是非正弦波.又如果非正弦波的电流与正弦波的差q不大,可用等效的正弦波来代替非正弦波(电流).此时,等效正弦波的有效值要等于被替代非正弦波的有效值. 引入这个概念,可画向量图(图2).等值正弦电流i等可分解为两个分量.由铁心损失引起的ix及产生主磁通的分量i.(和同相),口就是I.,上面推导过程中l?已经E图2向量图消掉了,故无需求得.至手机.r就是毒与之间的角,根据它的定义知饥.:90.表l额率cHzlz..的电压放大嚣的相善度2O】l8'●O～56I18260~226l181227~600l180剩下,我们实测了BK2010的电压放大器系统的相移至此:m4-90+o<4)若(4)式中是正值的话即表示振动响应超前于力,如正的角度数大于360.则应化成正的角度数减去360.的角度,例如4-365.等于4-5.这耐,若振动响应滞后于力的话,即为负值,那么=一E360'一(lI7l4-90.+巾i?l.)]如超前315.,即为蒲后45.考虑进一步提高相位测试精度的措施有=个方面li.从CW6仪到相位差计中问加一跟踪滤波器.2.在实测2010的电压放大器相移时在其输入端并接积分器GZ-1,这样相移数更符合实际.(上接第l9页)四,工件几何形状设计不合理引起淬火开裂零件设计应考虑到其形状有利于在以后的加工及热处理中减少变形和开裂等因素. 在尽可能满足使用要求的条件下,应尽量减少工件截面厚薄的悬殊及形状不对称.要避免薄边和尖角,做到工件厚薄交界处尽可能24-平滑过凄,不对称工件可采用工艺孔,来改善冷却条件.对于形状复杂较大的模具,可采用组合结构,变繁为简,变大为小.在淬火时有效地减少变形和开裂,这样才能提高产品的合格率.}I起淬火裂纹的因素还有很多,它往往不是只由一个因素来决定,而是由多种因素叠加在一起而发生,故而要进行综合分析, 才能找出其开裂的真正原因.参考资料(略)。

淬火裂纹的主要特征理论说明以及概述1. 引言1.1 概述淬火裂纹作为金属材料加工过程中常见的缺陷之一，对于材料的性能和可靠性产生了重要影响。

淬火裂纹是在淬火过程中由于残余应力以及相变引起的热应力和组织变形之间的相互作用而形成的。

正确理解和控制淬火裂纹对材料制造和应用具有重要意义。

1.2 文章结构本文共分为五个部分进行阐述，结构安排如下：第二部分将重点介绍淬火裂纹的主要特征，包括其裂纹形态、尺寸和位置分布以及裂纹方向和走向等方面。

通过对这些特征进行详细描述，可以帮助读者全面了解淬火裂纹的表现形式。

第三部分将对淬火过程中产生应力变化的理论进行说明。

其中包括探讨淬火过程中残余应力与热应力之间的关系以及组织变形与裂纹生成机制等内容。

第四部分将介绍已有的实验研究成果，并通过典型案例进行分析。

文章将涵盖实验方法和原理介绍，以及对典型淬火裂纹案例的分析。

此外，还将讨论影响淬火裂纹形成的因素以及相应的控制策略。

最后一部分为总结与展望，在总结中将对本文进行概括性陈述，并概述已有研究存在的不足之处。

同时，还将提出改进建议，并展望未来在淬火裂纹领域中可开展的研究方向。

1.3 目的本文旨在全面阐述淬火裂纹的主要特征、理论说明以及实验研究，并探讨其应变机制和析出物与裂纹形成关系。

通过对淬火裂纹相关理论和实践研究情况的综合分析，旨在提供对淬火过程中可能产生的问题有更加准确的认识，同时为其他研究者和工程师提供相关知识和指导，以进一步改进材料制造工艺并降低淬火裂纹风险。

2. 淬火裂纹的主要特征：2.1 裂纹形态：淬火裂纹通常呈现为沿材料表面或内部延伸的细小裂隙。

这些裂纹可以是直线状、分叉状或环形等不同形态。

在金属材料中，淬火裂纹往往呈现出透明的外观，观察时需要使用显微镜或增大镜进行辨识。

2.2 裂纹尺寸和位置分布：淬火裂纹的尺寸通常范围在几微米到数百微米之间。

它们可以在材料表面或内部发生，但更常见的是沿着晶界、晶粒边界或孪生界面形成。

热处理裂纹及其预防热处理裂纹的分类：⾮淬⽕裂纹——表⾯龟裂、表⾯边缘T型裂纹；淬⽕裂纹——纵裂（组织应⼒型）、弧裂（局部拉应⼒型）、⼤型⼯件淬⽕裂纹（纵断、横断）、边廓表⾯裂纹（局部拉应⼒型）、脱裂、第⼆类应⼒裂纹。

纵裂⑴纵裂的宏观形态沿细长零件表⾯启裂，在沿纵向扩展的同时，⼜以垂直表⾯的⽅向向截⾯内部扩展，形成外宽内尖的楔形裂⼝。

纵裂的扩展总是终⽌于截⾯的中⼼处附近，外观上看纵向单条裂纹和横截⾯上的楔形裂⼝，是纵裂的基本宏观形态。

⑵纵裂的形成条件淬透是纵裂形成的必要条件。

⼩⼯件淬透后的应⼒状态属于组织应⼒型残余应⼒，⼀般情况下组织应⼒的切向应⼒显著⼤于轴向应⼒。

因此形成组织应⼒型残余应⼒是纵裂的应⼒条件。

⑶纵裂预防措施①采⽤较缓慢的冷却介质，如油等。

也可⽤⽔、油双液淬⽕，但⽔、油双液淬⽕对于⼀些⼩件⽆实际使⽤价值。

②⼯件加热避免过热，出炉后可适当预冷，淬⽕后及时回⽕。

③加强技术管理技术培训，切实对有关⼯艺操作⼈员进⾏淬裂理论教育。

弧裂⑴弧裂形成的条件应同时具备整体快速冷却、不能淬透、具有弧裂的⼏何敏感部位的结构形式。

⑵⼏何敏感部位的结构形式有孔洞、凹⾯和碗⾯、截⾯尺⼨突变、轴肩。

⑶⼏何敏感部位的缓冷效应具有上述结构形式在淬⽕冷却过程中的主要作⽤是显著降低那⾥的实际冷却速度，产⽣缓冷效应。

⑷⼏何敏感部位处的组织⼏何敏感部位缓冷效应，要么使局部未淬硬产⽣淬⽕屈⽒体并处在马⽒体的包围之中（在⾦相的宏观或微观上可看出）；要么淬硬层被局部明显减薄。

在热处理⽣产中产⽣的弧裂中，前⼀种占绝⼤多数。

⑸弧裂的形成扩展⽅式及典型宏观形态弧裂⾸先在⼏何敏感部位的表⾯上形成，并由此沿曲（弧）⾯先向截⾯内部定向扩展，严重时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；严重时常使相应部位沿弧裂脱落（或经敲击即可脱落）。

开裂⾯通常为形状各异的曲（弧）⾯，最典型的是从⼏个不同的⽅向观察时都呈弧形，是判定弧裂的重要依据。

模具钢淬火十种裂纹分析与措施模具钢热处理中，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。

金属零件常见裂纹类型和预防措施南京科润技术中心王学平裂纹是钢铁零件最为忌讳的破坏性缺陷。

在零件加工生产过程中，必然会经历锻造、铸造或轧制、热处理、机械加工、磨削等一系列的工艺过程，常因材料或操作不当等原因引起各类裂纹的产生，往往在零件加工制作完成后才得以发现，将直接造成零件报废，影响产品的正常安装使用，带来一定的经济损失。

因此，为了避免各类裂纹缺陷的发生，，我们针对原材料，热处理，机械加工等工序可能会出现的裂纹特征、预防措施进行了探讨，从而在生产过程中对裂纹进行预防与控制。

（一）原材料裂纹原材料裂纹是工件表面和内部因冶金因素或上道工序不当而存在的裂纹缺陷，常发生于原材料的供货状态。

原材料缺陷如缩孔，疏松，白点，夹杂物、偏析等在锻造时，都有可能形成裂纹，致使工件报废。

1、特征原材料裂纹一般深度较深，裂痕清晰，呈直线或弯曲线条。

1.1 宏观特征：非金属夹杂物引起的裂纹呈锯齿形，且裂纹两侧和尾部有夹杂物分布，裂纹有粗变细，尾端呈圆凸状。

折叠裂纹，锻造热裂纹、铸造热裂纹主要为沿晶扩展，其形状粗细不均，曲折而不规则，常伴有树晶枝；裂纹表面呈氧化色或深褐色，无金属光泽，铸造钢件裂纹表面近似黑色，而铝合金则呈暗灰色。

铸造，锻造冷裂纹往往为穿晶扩展，外形呈宽度均匀细长的直线或折线状，两端有尖角，端口表面清洁，有金属光泽或 轻度氧化色，裂纹走向平滑。

1.2 折叠、锻造、铸造裂纹微观特征：裂纹两侧的显微组织与基体明显不同，有脱碳和氧化现象存在，如图1所示45钢转轴锻件热裂纹形貌为典型的原材料裂纹特征形态。

2、预防措施：⑴材料的化学成分应严格复合标准。

对有害元素S、P、O、N等容易形成夹杂物的元素及 Sn、Sb等微量元素应加以控制。

⑵ 严格控制冶炼浇铸过程。

这是提高材料纯净度，消除冶金缺陷，防止裂纹产生的重要环节。

⑶ 选择正确的铸造、锻造工艺。

铸造零件时，合理设置浇冒口的位置和尺寸，使铸件壁厚不均匀的部位均匀过度，采用合理的圆角尺寸，控制好金属模具的工作温度，开箱时间，冷却速度，以及合适的抽芯开模，确保铸件各部分的冷却速度尽量均匀一致，实现内外同时凝固，有效地减少裂纹倾向。

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。

淬火裂纹知识总结1淬火裂纹淬火工艺主要用于钢件，是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms（马氏体转变起始温度）以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。

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。

裂纹的分布没有一定的规律，但一般容易在工件的尖角、截面突变处形成。

造成淬火开裂的根本原因是拉应力超过材料的断裂强度，或者虽未超过材料的断裂强度，但材料由于存在内部缺陷也会发生开裂。

造成淬火开裂的具体原因很多，分析时应根据裂纹特征加以区分。

2淬火裂纹的成因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、化学成分、冶金缺陷等是马氏体本质脆性的影响因素；各种工艺条件、零件尺寸形状等引起的宏观内应力的大小、方向、分布状态等是淬火裂纹的外因。

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。

2.1 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材料的冶金质量、含碳量和合金元素、原始组织状态、马氏体的组织结构、显微应力及显微裂纹等。

图1 淬火裂纹的宏观形态图2.1.1 材料冶金质量缩孔和严重的轧制缺陷造成材料明显的不均匀性，这时材料是不宜进行热处理的。

而不少材料的冶金缺陷均可能单独与宏观或微观的内应力发生作用，促发淬火裂纹。

这些冶金质量问题包括：宏观偏析、固溶体偏析、固溶氢、锻轧缺陷、夹渣、铁素体珠光体带状组织及碳化物带状组织等。

图2 沿夹杂物扩展的淬火裂纹2.1.2 材料含碳量和合金元素含碳量增加将降低马氏体的断裂强度。

根据脆性固体理论断裂强度：其中E、d值与含碳量相关，含碳量提高，马氏体中铁原子间结合力降低，弹形模量也降低，钢的断裂强度也随之降低。