为什么会有淬火裂纹？

   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。

2.2.4 淬火后加工处理

       零部件淬火后多进行加工处理。按加工处理的性质可分为热加工、机械加工和化学加工三类，以及它们的综合应用。淬后加工处理导致形成裂纹的过程是一个淬火宏观、微观内应力和显微裂纹与淬后加工过程中出现的负荷应力或内应力之间发生相互作用的过程。

     钢件淬火开裂与马氏体的组织结构、淬火内应力、工件的尺寸形状及生产条件等因素有关，明确了这些影响因素为防止淬火开裂采取相应的措施提供了可能。本节主要从钢材的选择、淬火零部件的设计，合理制定热处理技术条件、选择淬火介质、选定淬火冷却方法等方面论述在生产实践中具有一定效果的防止钢件淬火开裂的方法。

      钢材不同，淬火裂纹发生的几率也不同。一般说，钢材含碳量越高或Cr、Mo含量越高，越容易发生淬裂。下图表示水淬时淬裂倾向与钢的化学成分的关系。图中所示指数的负值越高，即为淬裂倾向越大。由于各种钢材的淬裂倾向不同，在设计零件时应根据性能要求，根据淬透性和脆硬性，从工艺和经济等角度综合分析和选择钢材。

      机械零件的设计往往主要考虑材料的力学性能而忽略热处理工艺性能。有些零件从材料强度上看可能很合理，但从热处理工艺角度分析，其形状尺寸可能是不适当的。为了防止零件在淬火急冷中开裂，应设法使其均热均冷，均缩均胀。为此，在零件设计中要注意两点：(1)断面要均匀；(2)没有缺口效应。良好的设计要求截面厚度均匀、形状对称、平滑过渡和加开工艺孔。对于形状复杂、尺寸较大(大于400mm)的大型凹模及薄而长的凸模，应采用分离镶拼结构，变繁为简，化大为小，变模具内表面为外表面，既便于冷热加工，又可以有效降低淬裂倾向，提高产品合格率。

      设计者应根据零部件的工作条件和性能要求,合理地制定热处理技术条件。只要能满足工作要求，应尽量减少淬火硬化的程度和部位，不必盲目追求高硬度和整体淬火，而以局部硬化、表面硬化代替整体硬化，从而减少淬火裂纹。

     淬火介质有固体、液体和气体3种状态的多种物质。选择淬火介质要考虑如下因素：(1)淬火介质的冷却能力；(2)对畸变开裂的影响；(3)经济性、耐久性；(4)安全可靠性等。

      理想淬火介质的冷却曲线下图所示。该介质在过冷奥氏体分解最快的温度下，具有最强的冷却能力，而在接近马氏体点(Ms)时冷却能力又变得较为缓和，这样就保证了硬化要求，并减小了淬火应力，防止淬火畸变开裂。各种钢材的过冷奥氏体的稳定性不同，实际工件的尺寸不同，应选择不同的淬火介质。尽管目前的淬火介质种类繁多，然而能同时适应各种钢材和不同尺寸工件的淬火剂是不存在的，只能根据具体情况尽量合理地选用，并与各种淬火冷却方式相配合。

     一般说，淬火裂纹产生在淬火硬化部分。为了实现淬火硬化，必须从奥氏体化温度以大于临界冷却速度进行急冷。热应力和相变应力之和是正值(拉应力)还是负值(压应力)，决定了淬火裂纹是否发生。为正值易裂，为负值则不易裂。为了防止淬裂，应充分有效地利用热应力，减少相变应力。

    （1）预冷淬火：把工件自奥氏体化温度取出，先行在空气中预冷一段时间，使各部分温差减小，或在技术条件允许的情况下，令其最薄的截面处或棱角处产生部分非马氏体组织，然后再进行全部淬火。

    （2）双液淬火：双液淬火从单纯防止淬火裂纹的观点出发，关键是第二级淬火介质的缓冷作用。先强冷后弱冷，如水-油、水-空、油-空气等。

    （3）分级淬火：分级淬火是将工件从淬火温度直接快速冷却到Ms点以上某一温度，经适当时间保温后空冷。如截面大、易变形开裂的高碳钢，应采用两到三次的分级淬火。

    （4）等温淬火：将工件由淬火温度以大于临界淬火速度的冷速冷到Ms点稍上某一温度，保温较长时间，使过冷奥氏体发生贝氏体转变。一般用油淬。

      除此之外，还有薄壳淬火、间隙淬火、局部淬火、调节水温等方法。

      另外在淬火前各工序的合理性、加热参数的确定、和回火等方面也具有一定效果的防止钢件淬火开裂的方法。