脫碳與淬火裂紋
脫碳分完全脫碳（鐵素體脫碳）和不完全脫碳，即保留一部分殘余碳量的脫碳。生產(chǎn)現(xiàn)場中遇到的多是不完全脫碳。零件不管是在熱處理前或淬火加熱過程中，如果產(chǎn)生脫碳，則由于脫碳的表層與未脫碳的內(nèi)部化學成分不同，因而在淬火時發(fā)生相變的時間就不相同，馬氏體的膨脹量也不相同，這樣就使零件內(nèi)應(yīng)力增大而容易產(chǎn)生裂紋。例如，當高速鋼的含碳量為0.8%時，其Ms點為150℃；如果因表面脫碳使脫碳層的含碳降低為0.4%時，其Ms點為330℃。
在淬火冷卻時，由于相變首先從脫碳層開始，當脫碳層的馬氏體轉(zhuǎn)變已經(jīng)完成或正在大量轉(zhuǎn)變時，其心部還沒有開始轉(zhuǎn)變，這時表層處于壓應(yīng)力狀態(tài)。當工件溫度降至150℃以下時，非脫碳的內(nèi)部開始馬氏體的轉(zhuǎn)變，但此時脫碳的表層已經(jīng)完成了馬氏體的轉(zhuǎn)變，表層比較硬，故難以產(chǎn)生塑性變形，此時表層處于強大的拉應(yīng)力狀態(tài)，很容易使零件發(fā)生開裂。某廠生產(chǎn)的W9Mo3Cr4V鋼制內(nèi)孔車刀熱處理后產(chǎn)生了裂紋，將車刀橫斷面進行宏觀腐蝕后檢查，發(fā)現(xiàn)車刀四周均有嚴重脫碳層，其深度約為1.5mm左右。造成脫碳的原因是車刀在鍛造后退火時產(chǎn)生的脫碳層未加工掉而在淬火時發(fā)生了裂紋。之所以斷定系鍛造退火時發(fā)生的脫碳，是因為在同一鹽爐中淬火加熱的其他高速鋼工件未發(fā)現(xiàn)脫碳現(xiàn)象。再說在鹽浴爐中淬火加熱中很少發(fā)現(xiàn)如此嚴重的脫碳事故。
9. 萘狀斷口與淬火裂紋
萘狀斷口是高速鋼的一種常見缺陷。正常的高速鋼斷口是細陶瓷狀，淬火過熱的斷口較粗糙，萘狀斷口則是一種具有特殊閃光、與萘的閃光相似的粗糙斷口。產(chǎn)生萘狀斷口的鋼，其顯微組織的特點是奧氏體晶粒很大且不均勻，個別粗大晶粒尺寸可達0.1～1mm。
產(chǎn)生萘狀斷口的鋼，其淬火、回火后的硬度和紅硬性與正常斷口的鋼基本上是相當?shù)?，但機械強度明顯降低，特別是韌性更低。有關(guān)資料介紹，通過試驗表明：W9Cr4V2在1220℃三次淬火、560℃三次回火（產(chǎn)生嚴重的萘狀斷口）同1220℃一次淬火、560℃三次回火（正常斷口）相比較，前者較后者彎曲強度降低25%，拉伸強度降低30%～35%，扭轉(zhuǎn)強度降低40%，沖擊韌度降低65%。
用高速鋼制造的刀具一旦產(chǎn)生萘狀斷口，在淬火冷卻時容易形成淬火裂紋，校直時易壓斷，使用中易崩刃和折斷。
關(guān)于萘狀斷口的形成，通常發(fā)生在下面兩種情況：一是鋼在鍛、軋等熱塑性變形加工時的終了溫度過高（1050～1000℃）時；二是重復(fù)淬火時沒有經(jīng)過中間退火或退火不充分造成。
防止萘狀斷口產(chǎn)生的措施應(yīng)注意以下幾點：①嚴格控制終鍛溫度，使其不高于1000℃。②鍛件毛坯必須經(jīng)充分退火。③返修的高速鋼工件在重新淬火前必須進行充分退火，退火后的硬度≤HRC28。
7. 淬火冷卻速度與淬火裂紋
零件產(chǎn)生淬火裂紋的原因是多方面的，但就發(fā)生的時間來說，多是在淬火冷卻過程中發(fā)生的。更具體的講，裂紋是發(fā)生在零件冷至鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點Ms至Mf點之間的冷速過大，此期間熱應(yīng)力與組織應(yīng)力會達到最大值，很容易造成零件淬火裂紋發(fā)生。
裂紋能否產(chǎn)生取決于淬火時熱應(yīng)力與組織應(yīng)力的和是正（拉應(yīng)力）還是負（組織應(yīng)力）。若兩者之和為正則可能發(fā)生裂紋，若為負則不會發(fā)生裂紋。零件從奧氏體化溫度以大于臨界冷卻速度的急冷，導致產(chǎn)生熱應(yīng)力，使外層受壓，內(nèi)層受拉，這對防止淬火裂紋將起著有效的作用。從這個意義上講，在奧氏體區(qū)域快速冷卻對防止淬火裂紋發(fā)生是有利的。與此相反，在馬氏體區(qū)域內(nèi)的冷卻與相變應(yīng)力有關(guān)，在此區(qū)域內(nèi)冷卻速度越大，則相變應(yīng)力越大，表面層的拉應(yīng)力越大，因而容易導致淬火裂紋的發(fā)生。
在實際生產(chǎn)中，對不同的鋼材和具體的零件采用雙液淬火、分級淬火和等溫淬火等，其目的就是為了在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi)緩冷，盡量使零件內(nèi)外層同時發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，力求使組織應(yīng)力達到最小值，以避免裂紋的發(fā)生。表1是某工具廠生產(chǎn)的高速鋼制弧形鍵槽銑刀（鋼的化學成分相同），由于采用的冷卻方式不同則產(chǎn)生裂紋的數(shù)量和百分率也不同。
14. 鋼材質(zhì)量與淬火裂紋
鋼材中的非金屬夾雜物、疏松、縮孔和氣孔等缺陷使鋼材致密性較差，非金屬夾雜物強烈地破壞了鋼的連續(xù)性，若非金屬夾雜物成大塊狀存在其危害更大，是產(chǎn)生淬火裂紋的起源。另外，縮孔、氣孔是應(yīng)力集中的一些缺口，熱處理時容易由此開裂。
鋼中存在嚴重的碳化物偏析時，對鋼材質(zhì)量的影響非常大。這種情況多見于過共析高合金鋼中，因該類鋼成分的特點是組織中存在較多的二次碳化物和共晶碳化物，這些碳化物未經(jīng)過壓力加工（如鍛造等）前呈明顯的帶狀偏析，使鋼產(chǎn)生很大的脆性，淬火時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力如不能為材料的塑性變形所低消和緩解時，便會引起淬火零件的開裂，裂紋多見于碳化物偏析最嚴重的地方。在高速鋼中碳化物堆集處，顆粒較小的碳化物數(shù)量較少，奧氏體晶粒容易長大，故在正常溫度下也會容易造成局部過熱。碳化物級別過高，會使淬火奧氏體合金度不一致，從而造成工件在冷卻時馬氏體轉(zhuǎn)變不一致性和不同時性，使內(nèi)應(yīng)力增加從而會引起淬火裂紋。
鍛造與淬火裂紋
工件在鍛造時會因各種原因如冶金缺陷，像非金屬夾雜、縮孔及氣泡等在鍛造時均能引起裂紋。另外鍛造時工件入爐時溫度過高、升溫太快、加熱溫度過高、鍛造時變形太大以及變形不均、終鍛溫度過低及鍛造后冷速過快等原因都能引起鍛造裂紋，這些裂紋有的深藏在內(nèi)部，有的暴露在表層。
