《钢的热处理内应力、变形和裂纹》的探讨（5）

伯龙马

      如题
    《钢的热处理内应力、变形和裂纹》的探讨（5）

      5. 淬火裂纹类型及特征
      钢件热处理时产生裂纹的类型及其特征，如图1-14所示。

                                （略）

                  图1-14  钢件热处理时产生的裂纹类型

      （1）纵向裂纹  这是一种分布在工件表面深度极浅的诸多细小裂纹如图1-16所示。其深度由0.01～1.5mm。表面裂纹有两种：一种是大小不同的网状龟纹；另一种是密集并排的细小裂纹。当裂纹深度较大，如接近1mm或更大些时，表面裂纹不一定成网状分布，如图3-18d所示。
工件淬火后回火不充分或因磨削加工操作不当等均会出现表面裂纹。另外，当锻模使用到一定时间后，在型腔内表面会出现热疲劳性的表面裂纹。

     （2）横向裂纹  横向裂纹往往是大锻件（如轧辊、汽轮机转子和其它大轴类等）热处理时最常见的开裂形式之一。图1-15所示为40Cr钢轧辊正火-回火后放置15h，在颈部处发生的横向开裂的断口示意图。断口特点是垂直于轴向且断口中心附近有破坏的起点，以此为中心向四周有放射状扩展断裂迹象，最后才撕裂而横断，这种断裂属于韧度断裂。有时在横向断口上看不到断裂源，就像刀子切的一样。这往往是工件或毛坯处于脆性状态下发生的，即属于脆性断裂。

                           （略）

              图1-15  大型轧辊横断口示意图

     （3）弧形裂纹  弧形裂纹与纵向裂纹及横向裂纹均不同。弧形裂纹主要分布在工件的内部或在锐利的尖角及孔洞附近的应力集中处。弧形裂纹经常发生在未淬透的工件或渗碳件上。例如，直径或厚度80～100mm的高碳钢制件，当淬火温度偏低或冷却不充分时，往往易于产生这种弧形裂纹。

    （4）表面裂纹  这是一种分布在工件表面深度极浅的诸多细小裂纹如图1-16所示。其深度由0.01～1.5mm。表面裂纹有两种：一种是大小不同的网状龟纹；另一种是密集并排的细小裂纹。当裂纹深度较大，如接近1mm或更大些时，表面裂纹不一定成网状分布，如图3-18d所示。
工件淬火后回火不充分或因磨削加工操作不当等均会出现表面裂纹。另外，当锻模使用到一定时间后，在型腔内表面会出现热疲劳性的表面裂纹。

                                          （略）

                        图1-16        工件的表面裂纹示意图
                  a)裂纹深度0.02mm  b)裂纹深度0.4～0.5mm
                c)裂纹深度0.6～0.7mm  d)裂纹深度1.0～1.3mm

     （5）剥离裂纹  表层剥落，如表面淬火后硬化层剥落以及化学热处理后沿扩散层的剥落均属于剥离裂纹，如图5-17所示。一般情况下，剥离裂纹潜伏在平行于表皮一定深度处。当剥离裂纹严重时会延伸出表面，甚至剥落。

                                          （略）

                           图1-17  剥离裂纹示意图
            a)沿火焰淬火硬化层开裂的45钢制凸轮轴
                  b)沿渗碳层开裂的20钢制样板

     （6）显微裂纹  除上述四种裂纹类型之外，淬火过程在工件内部，还可能存在显微裂纹。显微裂纹往往产生在晶界处或马氏体针交界处。显微裂纹的存在，可能成为疲劳断裂源，不仅降低工件的各种力学性能，而且会在使用过程早期宏观断裂。