淬裂是淬火中經(jīng)常遇到的一種致命的缺陷。伴隨淬火在冷拔方鋼內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力是引起淬裂的基本原因。
在淬火冷卻過程中表面與內(nèi)部的熱收縮不一致，是引起熱應(yīng)力的原因。熱應(yīng)力的分布形式為：表面部分壓縮，內(nèi)部拉伸。另一方面，冷拔方鋼內(nèi)外部的馬氏體轉(zhuǎn)變在時間上的不一致，在表面產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。另外，馬氏體轉(zhuǎn)變引起的體積膨脹，可根據(jù)奧氏體中的固溶碳量從下式估算：
(%c)x1.68% (4.4)
馬氏體幾乎沒有塑性，因此，只耐壓縮，但拉伸應(yīng)力超過它的強(qiáng)度，就發(fā)生脆性破壞。因此，在組織應(yīng)力成為支配應(yīng)力的高碳冷拔方鋼中，容易發(fā)生淬裂。淬裂產(chǎn)生在馬氏體轉(zhuǎn)變接近完結(jié)的冷卻末期，或者在完全冷下來之后。可以稱作放置開裂的淬裂，有時會在淬火一晝夜之后發(fā)生。經(jīng)驗(yàn)告訴我們，關(guān)于淬裂有如下一些事實(shí)：
1.淬火加熱溫度過高，就容易淬裂。
2.中空圓筒或有孔的冷拔方鋼，容易從孔的內(nèi)表面裂開。
3.對于冷拔方鋼來說，有容易淬裂的直徑值。水淬時這個值為12毫米左右，油淬時25毫米左右。
4.淬裂大多產(chǎn)生在冷拔方鋼上的角部與壁厚急變部位。
5.有脫碳層時容易淬裂。
6.水淬比油淬易裂。
7.在滲碳淬火和形成未淬硬芯部的淬火中，很少發(fā)生淬裂。
前面講述的應(yīng)力分布形式和大小，是產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。因此，在淬火操作中，應(yīng)當(dāng)從稍高于Ms點(diǎn)的溫度開始，用盡可能緩慢的速度冷卻，以便整個冷拔方鋼均勻一致地發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。但是，淬火冷卻情況是由所用冷卻介質(zhì)決定的，不能隨意控制，所以，一般提倡采用斷續(xù)淬火和分級淬火法。
在冷拔方鋼內(nèi)面產(chǎn)生的淬裂，是該部分的冷卻速度比外表面的慢，組織應(yīng)力變?yōu)橹鋺?yīng)力，形成很大的拉伸應(yīng)力的結(jié)果。加快淬火冷卻液的流速，提高冷拔方鋼內(nèi)孔面的冷卻速度，從而使熱應(yīng)力增大，就能防止發(fā)生這種淬裂。
