锻件热处理加热不当形成的裂纹

       工件在热处理过程中会产生很大的内应力，当这些应力超过钢的屈服强度时，会引起工件的变形；当应力更大，超过钢的抗拉强度时，则会造成工件的开裂。有时在淬火、回火中虽然未形成裂纹，但潜在的热处理隐患将在以后的工序中也会产生裂纹。热处理裂纹是在内应力（拉应力）作用下表现出的一种脆性破坏状态。凡能提高材料脆断抗力的一切因素，则可减小热处理裂纹倾向；凡是增大工件拉应力的因素，则增大热处理裂纹倾向。裂纹的危害在于它不仅破坏了材料的连续性，降低了力学性能，而且由于裂纹尖端造成应力集中，促使工件在低应力下提前破断。因此，掌握影响裂纹的各种因素，提出防止热处理裂纹的措施，在生产实际中有重大意义。

       热处理裂纹不仅在冷却（淬火）时易产生，如果加热不当也会形成裂纹。

       1.加热速度过快引起的裂纹

       在实际生产中，为了降低能耗，提高效益，减少工件的氧化脱碳，常采用的方法就是尽量提高加热速度。这对于碳素钢、低合金钢和中合金钢而言，产生裂纹的危险较小。此外，快速加热不仅能提高生产效率，而且对防止锻件产生淬火变形和裂纹起到良好的效果。但对于大型锻件、铸件、形状复杂的高锰钢铸件、不锈钢铸件、高速钢与高碳合金钢工件，由于在铸造过程中结晶的不同时性，会产生成分、组织不均匀以及疏松等缺陷；高碳高合金钢碳化物多，导热性差，加热速度过快，会形成较大的应力，从而产生裂纹。这类钢不宜采用快速加热，相反，应放慢加热速度或采用中间预热措施，也可用微机控制的加热炉，在设定的加热速度下按设定 的加热曲线升温，这样可以避免因加热速度过快而产生的裂纹。

       2.工件加热保护不当引起裂纹

       工件在炉中加热淬火时，如通人的保护气氛不足以抵消炉内的氧化性气氛的话，则会造成工件表面脱碳。工件产生脱碳，则由于脱碳的表层与未脱碳的内部化学成分不同，因而在淬火时发生相变的时间就不相同，马氏体的膨胀童也不相同，这样就使工件内应力增大而容易产生裂纹。例如，当高速钢的碳质量分数为0.8%时，其Ms点为150℃，如果因表面脱碳使脱碳层的碳质量分数降低为0.4%时，其Ms点则为330℃。在淬火冷却时，由于相变首先从脱碳层开始，当脱碳层的马氏体转变已经完成或正在大量转变时，其心部还没有开始转变，这时表层处于压应力状态。当工件温度降至150℃以下时，非脱碳的内部开始发生马氏体转变，但此时脱碳的表层已转变成了高强度的马氏体，故难以产生塑性变形使应力释放，此时表层就处于强大的拉应力状态，很容易使工件发生开裂。

       与脱碳相反，若合金钢工件在以碳氢化合物为气源的保护气氛炉中进行热处理加热时，由于操作不当或失控，炉内碳势增高，使加热的工件表面增碳。在随后的热处理中仍执行原钢种的淬火工艺规范，则碳和合金元素联合作用，使工件产生淬 火裂纹。

       3.过热或过烧引起的裂纹

       工件被加热到高出工艺规定的某一淬火加热温度，并在一定的加热时间范围内，会造成锻件的淬火过热。过热温度会因钢种的不同而不同。工件一旦过热，则奥氏体晶粒粗化，生成的马氏体针也粗大，容易产生马氏体微裂纹。这种马氏体微裂纹是淬火裂纹的激发源，并发展成为淬火裂纹。

       在生产现场中，淬火过热引起的淬火裂纹在工具钢中最为常见，特别是高速工具钢，因淬火过热造成工件裂纹的事例最多，这是由于高速钢的淬火加热温度接近其熔点，因此稍有不慎即可引起过热，甚至过烧。