热处理弧形裂纹的形成和表面局部拉应力

过碳素工具钢的特殊淬裂试验确定:在水冷条件下,试样开裂的形态或类型由尺寸决定,而且,只在试样淬不透的情况下才可以形成弧裂。这个形成条件至今仍是人们判定弧裂的依据之一。

在快速冷却条件下,弧裂的形成既与试件的几何尺寸有关,也与其局部几何结构有关,而且基本上是由后者决定的,我们把这种局部几何结构称为弧裂形成的几何敏感部位。在淬火件上,常见的几何敏感部位的结构形式有孔洞、凹陷面、轴肩(阶梯轴类)、凸缘和轮齿等。它的功能,是在零件淬火冷却过程中,显著降低实际冷却速度(珠光体转变区间内),使之不能淬硬并产生淬火软斑。这为淬火件上形成称之为表面局部拉应力的局部应力场,创造了组织条件。

弧裂的形成,就是这种表面局部拉应力作用的结果。过渡型淬火残余应力的皮下最大拉应力,不足以致裂而产生皮下或内部弧裂。事实上,弧裂首先在零件局部几何结构的表面上形成,并一直在靠近屈氏体软斑(带)的马氏体组织内沿弧面扩展为弧裂纹,它对存在于淬火件表面上能引起应力集中效应因素的作用不敏感。随局部几何结构形式的不同,弧裂的形态会有很大改变,这使弧裂成为宏观形态变异大、分析和预防都使人感到更困难的一类淬火裂纹。