感应淬火零件的裂纹问题(共18页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上 感应淬火零件的裂纹问题上海恒精机电设备有限公司（） 江国清 林信智感应淬火零件的裂纹问题，是感应热处理工作者的一个重要课题。在各种质量问题之中，淬火裂纹问题最为突显。它时常出现、形式多样、原因复杂，解决起来又比较困难，危害也比较严重。很多人视淬火裂纹如虎，谈裂纹而色变。感应淬火裂纹问题尽管是个复杂而难缠的问题，但是它的原因是可以追索的，它的发生是可以防御的。以下按淬火裂纹的成因为序介绍各种感应淬火裂纹。1.零件结构或表面质量等因素导致的淬火裂纹零件结构或表面质量等因素导致的淬火裂纹，在导致淬火裂纹的诸多因素中，结构和表面质量因素是主导因素。零件的淬火区域内，形状复杂

2、、尺寸突变或表面粗糙度不好时，在普通热处理的淬火过程中就容易产生淬火裂纹。这些零件在感应淬火时，由于加热速度快、冷却激烈，这些结构因素更容易引发淬火裂纹。在感应淬火区域中如存在台阶、端头、尖角、键槽、孔洞和油道等结构，感应加热时能导致感应电流集中，使该部位过热、硬化层过深而产生淬火裂纹。这些结构最好能进行修正，例如把台阶或端头的尖角去掉，孔洞的出口加上倒角等措施均能收到消除或减少淬火裂纹的效果。发动机曲轴工作时高速旋转，为加强润滑，在轴颈上都有润滑油孔，而油道孔一般是斜的，在出口处造成了孔壁的厚薄不均，感应淬火不仅在油孔周围形成放射状的淬火裂纹，而且在油道壁最薄的地方由于淬透而产生淬火裂纹，该

3、裂纹向轴颈表面扩展，到达表面时形成“C”形，被人们称为“C”形裂纹。这种斜油孔有时也可能不产生淬火裂纹，但在油孔的薄壁表面上能看到直径57mm白色斑点，证明该处淬火加热温度是相当高了，蕴育着裂纹的危险。（1）转向节台阶淬火裂纹 载重车转向节的55mm轴颈及根部圆角和85mm台阶外圆均需感应淬火，由于淬火工艺不当，使85mm台阶倒角处的正下方硬化层太深，而产生淬火裂纹。经工艺调整使该处硬化层减薄，消除了淬火裂纹。（2）减振器轴端头裂纹 减振器轴使用圆筒形感应器同时加热淬火，在其端头容易出现裂纹，人们称之为“掉角”或“耍圈”。减振器轴的技术条件规定全长淬火，淬火工艺稍有不当，使端头硬化层太深，即产

4、生淬火裂纹。解决办法是改进感应器的结构设计，即将感应器有效圈两端孔径扩大，或将有效圈总高度减小，总之必须将零件端头淬火层减薄，淬火裂纹即可消除。 汽车发动机凸轮轴的凸轮也出现过类似的裂纹。上述两个例子的裂纹机理是相同的，都是因为结构因素使台阶和端头的感应电流集中（感应电流的边缘效应强烈），使该处的加热温度高、加热层深了，在后来的淬火冷却时其表面层瞬间形成了马氏体薄层，而随后的冷却中，薄层下部的奥氏体组织不断地转变为比容更大的马氏体组织，并向外挤压，使最初形成的马氏体薄层受到挤压而产生拉伸应力作用，进而产生了裂纹，裂纹严重时剥落掉角。（3）孔洞的边缘裂纹 感应淬火区域内如有孔洞，在其边缘将产生放

5、射状的淬火裂纹。汽车钢板弹簧销上的油孔、曲轴轴颈油孔及绞盘轴上销孔，均发生过这种孔洞边缘的淬火裂纹。由于孔洞存在，迫使感应电流在孔洞的轴线两侧绕行，孔洞周围的感应电流的密度分布不均匀，在孔洞的轴线两侧涡流密度大，而与轴线垂直的孔洞两侧涡流密度小，于是前者成了高温区，后者成了低温区（见图1）。由于孔洞周围区域的加热温度不同，淬火组织转变的过程也不同（有先有后），淬火后的硬化层厚度也不同，高温区硬化层厚些，低温区硬化层薄些，因此产生了组织应力和热应力，这种应力是产生孔洞边缘淬火裂纹的根本原因。再者孔洞结构，使其边缘的冷却情况较其他部位更为激烈，进一步增加了孔洞边缘产生淬火裂纹的敏感性。图1 孔洞附

6、近的涡流及温度分布1.涡流线 2.高温区 3.低温区从上述分析可知，孔洞直径越大，其边缘温度的不均匀性越大，淬火裂纹的倾向性越大。一般说来，高频淬火时孔洞直径大于3mm，中频淬火时孔洞直径大于5mm，就有出现孔边淬火裂纹的危险性。防止孔洞边缘的淬火裂纹有以下几种办法：第一种：孔洞打入销子。在加热前向孔内打入低碳钢销子，销子的顶面与孔边表面相平。加热时孔洞周围电流密度均匀，温度一致，可以有效地防止孔边淬火裂纹的产生。由于钢销淬火后膨胀、取出困难，所以往往用紫铜销代替。这种办法费工费料，只适合单件或小批量零件的淬火时采用。第二种：孔洞内塞入湿软木销或石棉绳。这种办法虽然不能改变孔洞周围的加热温度的

7、不均匀问题，却能适当地降低孔洞边缘的淬火冷却速度，也能在一定程度上防止孔边裂纹的产生。这种办法也不适合于大量生产。第三种：堵有效圈对应喷水孔（适用于同时淬火自喷水感应器）。将与零件孔洞对应的有效圈上喷水孔堵塞。这种办法虽然不能改变孔边的温度不均匀性，却能改善它的冷却条件，变原来的喷水冷却变为流水冷却，降低了冷却速度，从而在一定程度上防止了淬火裂纹的产生。这种办法在汽车钢板弹簧销出现孔边淬火裂纹时采用过，有较好效果。第四种：在有效圈上对应零件孔洞的地方镶入适宜尺寸的硅钢片导磁体，如图2 所示。这一办法主要用于解决曲轴油孔的淬火裂纹和“C”形裂纹。当曲轴使用分合式圆环感应器淬火时，有效圈直径较大，

8、并有一定宽度和厚度，便于镶入导磁体。图2 曲轴感应器镶入导磁体 1.感应器有效圈 2.导磁体 3.喷水孔 4.曲轴 5.斜油孔在有效圈上镶入硅钢片导磁体，这种办法主要用于解决大曲轴的油孔淬火裂纹和“C”形裂纹，其原因有三条：有效圈内侧镶入的硅钢片导磁体，具有很高的磁导率，能把穿过油孔及其周边区域的磁力线吸引出来，从而减少了该处感应电流密度、降低了油孔周围的加热温度，因此可以减少或消除淬火裂纹。为了镶嵌导磁体，必须在有效圈内侧铣出一个长条形的沟，相当增加了油孔附近的间隙，从而降低了油孔边缘的加热温度，也能减少或缓解淬火裂纹的产生。镶嵌上的导磁体的地方，没有喷水孔，能改善油孔附近的冷却条件，这种办

9、法具有堵塞喷水孔的功能，在减少或消除淬火裂纹方面也有作用。如果设计上允许，淬火区域中的孔洞在其出口处加上倒角，对防止淬火裂纹是有效的，而且倒角越大效果越好。（4）孔洞附近的“C ”形裂纹 淬火区域内存在孔洞，有时在孔洞附近的轴颈表面上发现“C”形裂纹。有时它骑在油道孔之上，距离孔边缘2030mm，呈圆弧形，弧长有时达3040mm之巨，这种裂纹在磨削时会有所发展，并以薄片形式剥落下来。这种裂纹始于孔壁，图3就是证明。曲轴的油道孔是斜的（见图2 ) ，油道孔的内壁到轴颈表面的厚度，各处不相等，在最薄的地方极易淬透，而且该处的硬化层的厚度也大于其他任何部位，于是出现了相当端头硬化层太深导致裂纹的情况

10、，在油道孔壁薄而淬透的地方出现了裂纹，它以薄片形式向表面扩展，与表面相贯时形成了“C”形痕迹。 图3 曲轴“C”形裂纹始于孔壁 图4 曲轴油孔底部硬化层局部加深曲轴油孔底部硬化层局部加深的情况如图4所示。淬火区域的孔洞垂直于轴线时，同样会产生“C ”形裂纹。离合器踏板轴的销孔的左一半在淬火区域里（孔的左面是淬火区域），于是在孔的左侧出现了“C”形淬火裂纹。手刹车蹄片轴的油孔在淬火区域中间，于是在油孔两侧出现了几乎对称的“C ”形裂纹，当这两条裂纹连起来时，形成一个桃形的薄片剥落下来。孔的轴线两侧硬化层加深，并在孔壁上首先产生裂纹，裂纹扩展到轴颈表面，形成“C ”形。 防止这种裂纹有以下几种办法

11、： 严格控制硬化层深度。调整工艺参数，保证加热层不能太深，尤其是孔洞处，使其硬化层深度不超过技术要求的上限，而其他部位硬化层深度应在技术要求的下限。对于曲轴而言，除尽量减薄加热层厚度以外，还应控制材料的淬透性，使油孔处的硬化层深度减下来，这是防止这种裂纹最有效的办法。 在孔洞中打入销子，堵对应喷水孔或在感应器上置入导磁体等方法，对防止这种裂纹也都有一定效果。降低加热比功率、减少加热速度，增加传热效果，提高孔洞周围的温度均匀性及提高自行回火温度等办法，均能减少或消除这种裂纹。（5）花键底径圆角太小引发的淬火裂纹 冷轧花键轴由于轧滚边棱太尖（其圆角半径R=0.1mm），在键槽底径形成内尖角，淬火过

12、程中产生应力集中，从而引发淬火裂纹。同一种花键轴上，将轧滚的边棱圆角半径加大到R=0.8mm，在花键轴的横剖面上能明显地看出底径圆弧，这时用相同的淬火工艺参数，得到相同的淬火硬度和硬化层深度，则不再产生淬火裂纹。（6）表面粗糙度太差引发的淬火裂纹 零件表面的粗糙度太差，残留的刀痕太深，均可能引发淬火裂纹。某种汽车半轴花键是滚铣成形的，新换的滚刀刃锋太尖，留下深达0.3mm的刀痕，它就是淬火裂纹的源头。剖析多根半轴花键的齿面裂纹，无一例外，裂纹都是从刀痕的尖部开始，因此可以证明，刀痕引发了淬火裂纹。某种汽车传动轴花键轴的圆锥面与轴颈之间的过渡圆角是车削成形，有时也留有较深的刀痕，故引发淬火裂纹。

13、2.淬火冷却条件不良造成的淬火裂纹感应淬火的冷却速度和冷却均匀性是十分重要的参数，如果淬火冷却介质的冷却性能不良或冷却方式不佳，也能造成淬火裂纹或其他缺陷。感应淬火一般是零件的表面层淬火，淬火冷却速度应该很快，否则达不到表面淬火的目的。为此多采用喷射冷却方式。但冷却也不能过分激烈，否则要产生淬火裂纹和变形。现在我国的一些工厂感应淬火的淬火介质是自来水，自来水不是理想的淬火冷却介质，它冷却速度太大，尤其是在Ms 点以下时，由于冷却速度大，时常造成零件的淬火裂纹。尽管如此，自来水的清洁、廉价、环保等优点仍然为人们青睐。感应淬火的理想淬火介质是在钢的“S"曲线的“鼻子”附近有大的冷却速度要

14、大于或等于临界冷却速度。而在Ms点以下具有小的冷却速度（接近于淬火油的冷却速度）。为了满足这一要求，国内外多家公司开发并生产多种有着优良地冷却性能的淬火介质。例如美国Houghton 公司、德国PETROFER 公司、以及南京科润公司、北京华立公司等。下面介绍几例由于冷却不良造成的淬火裂纹。例1 冷却速度太快造成的淬火裂纹半轴花键淬火裂纹花键形状复杂，在连续（扫描）感应淬火时（用水淬火）容易产生淬火裂纹。中、重型载重汽车的半轴花键都是渐开线花键，如果模数大（M3 ) ，齿形高（4 mm），在中频淬火时，使用自来水喷射冷却淬火，时常出现淬火裂纹，当淬火水温低于20 时，淬火裂纹还相当严重，裂纹形

15、态如图16 所示。图17展示了水的喷射冷却和浸沉冷却的冷却能力情况，喷射冷却速度大约是浸沉冷却速度的4倍左右。半轴花键的模数较小 ，齿形不高（3）时喷水淬火，花键裂纹的危险性会大为减小，甚至不产生裂纹。汽车半轴是传递扭矩的零件，要求有高的静扭强度和扭转疲劳强度，因此要求有较深的硬化层（中、重型货车半轴的轴杆硬化层多为47 mm 和712mm) ，材料多为中碳合金钢（40Cr 或42CrMo 等）。应该说明，随着材料的合金化的上升和淬火层深度的加大，半轴的淬火变形和花键淬火裂纹的倾向也加大了。这种裂纹使用适当浓度的淬火介质是可以消除或减轻的。 ( a）裂纹外观； ( b）横剖面上的裂纹形态图16

16、 半轴花键感应淬火裂纹形态 图17 水的喷射冷却和浸液冷却的冷却能力比较 （水温28 ，喷射流量220 mL / s ) 例2 提高淬火水温度可以消除冷轧花键轴的淬火裂纹。某种汽车的传动轴花键是用40 MnB 钢制造、花键冷轧（或冷挤）成形、留下很大的残余应力，这种残余应力能够引发淬火裂纹，尤其以自来水为淬火剂并喷射淬火时，水温低时出现严重的花键淬火裂纹，裂纹形态如图12所示【2】。实验证明，淬火水的温度对淬火裂纹情况有明显影响，见表1 。表1 淬火水温度对冷轧花键淬火裂纹的影响淬火水温度裂纹情况裂纹比例%裂纹程度30405060688060 50 100严重严重一般轻微无注： 淬火水泵压力0

17、.15 0.2 MPa ，喷水器喷水压力0.015 MPa 。 每种水温度淬火零件20 件。 磁粉探伤检查裂纹 在资料【1】图3-19介绍了各种淬火水温度在喷射冷却的情况下的冷却能力曲线。现选择该图200350期间（马氏体转变温度）的数据，制成表2。表2 在200 350 区间各种温度水的最大冷却能力喷射冷却水温度最大冷却速度（/s）喷射冷却水温度/1520304050200018001400900550浸沉冷却（水温15 ）600由表2 我们可以看出当水温为50 时，其喷射冷却的最大冷却速度，已经略低于静水浸沉冷却速度，于是我们可以解释，当水温升到68 （实际生产时多用58 ），对冷轧花键轴

18、连续淬火，可以消除其淬火裂纹的原因。冷轧花键轴中频连续淬火时，产生淬火裂纹的影响因素较多，如前面已经介绍了花键底径的圆角半径的影响，现在又介绍了淬火水温度的影响，以后还将介绍淬火前残余应力大小对淬火裂纹的影响等，然而在诸多的影响因素中，淬火水温度的影响显然是主导的。实践证明，硬化层要求较薄（23 mm ）的花键轴及一些形状简单的零件，感应淬火时可以使用自来水为淬火介质，提高水的温度，能够有效地减少或消除淬火裂纹。例3 淬火冷却条件的不均匀造成的淬火裂纹。某种汽车的转向节主销是直径38 mm 的圆柱形零件，用45 钢制造，分两次用圆筒式感应器进行中频同时加热淬火（工艺参数：8 kHz、180 k

19、w 、加热4.6s 、冷却9s ) ，硬化层为23 mm 。以水为淬火介质，喷射压力为0.2 MPa ，淬火时零件不旋转。曾发生严重地满圆柱面分布的点状裂纹，如图18 所示。裂纹长度36 mm ，深度0.2 0.34 mm ，少则一条，多则三条（挤在一起）, 一堆一堆分布，远距离观察时似乎是一个个黑点（黑磁粉探伤显示），故有时称为点状裂纹。这种裂纹与感应器的喷水孔完全对应（见感应器喷水孔分布图，图19）【3】。 图18 主销光滑圆柱面上的淬火裂纹 图19 主销感应器上喷水孔分布在探索裂纹原因的过程中，偶然发现，淬火后的零件在无心磨床上轻轻刮一下，表面有规律地分布着这些白点（图20 ），这些白点

20、是局部凸起，经过计算和测量，局部凸起的高度为0 . 010 . 015 mm 。经磁粉探伤，看到每个凸起上均有裂纹。这个偶然发现说明，光滑的圆柱面的零件中频淬火后不再光滑，而是出现了若干个小凸起，而小凸起与喷水孔一一对应，显然在零件不旋转的情况下，对应喷射孔的零件表面被水柱强烈喷射冷却，而其他地方冷却相对是缓和的，这些点状裂纹是淬火冷却是不均匀造成的。从喷水孔喷出的高压水柱，是局部凸起的始作俑者。因此，我们可以推断，任何增加冷却均匀性的措施，都是减少局部凸起的措施，也肯定是减少或消除淬火裂纹的措施【3】 。为了减小局部凸起，进而减轻淬火裂纹，我们采取了几项措施，均收到较满意地效果。采取某些措施

21、后，零件表面的局部变形情况有明显好转，如图21所示。为了消除淬火裂纹，我们进行了多种试验（圆筒式感应器，同时加热淬火）： （a） （b） （c）图20 主销淬火后表面的局部突起图 图21 淬火主销磨去0.005mm后，表面斑痕情况(a）间隙2.8 mm，零件淬火不旋转，(b）间隙4.3 mm , 零件淬火旋转；(c）间隙4.3mm，零件淬火不旋转 间隙大小对淬火裂纹的影响。零件表面到感应器有效圈内表面之间的距离称为间隙，间隙大小对淬火裂纹有明显影响，见表3 。表3 间隙大小对淬火裂纹的影响3间隙/mm工艺参数裂纹比例/ %加热功率/ kw加热时间/ s冷却时间/ s淬火水压/ MPa1.82.

22、82.84.31801801601604.54.55.55.57.09.09.09.00.20.20.250.2510055408分析表3 可知，间隙增加能显著地减少淬火裂纹，间隙由1.8 mm 增加至4.3mm , 淬火裂纹由100下降到8。间隙增大，使间隙中的存水层或流水层加厚了，从而大大缓冲了喷射水柱的冷却强度，也使水柱分散的面积更大，增加了淬火冷却的均匀性，自然也就减少了零件表面的局部变形，这一分析从图21 的照片上可以得到证明，比较图中（a）和（c），可以看到由于间隙增大，斑点直径增加了，大部地方已经连成一片，说明局部变形已经减小，因而减小了淬火裂纹。从表中还可以分析出在相同间隙（2

23、.8 mm ）的情况下，适当减少加热功率，也能减轻淬火裂纹，这也许是加热缓和一些对热应力的减小有好处。 喷射压力对淬火裂纹的影响。淬火水的喷射压力对裂纹情况也有明显影响，见表4 。表4 淬火水喷射压力对淬火裂纹的影响淬火水压/MPa工艺参数裂纹比例/ %间隙/mm加热功率/ kw加热时间/ s冷却时间/ s0.24 0.122.8 2.8180 1804.64.69.09.046.723.3注：每组试件为30 件，零件硬化层3.0 mm ，表面硬度淬火后为HRc6364 ，精磨至38.1538.25 后。磁粉探伤。表3 试件数量为每种100 件，其余条件同此表。表4 说明淬火水喷射压力越大，淬

24、火裂纹情况越严重，这大慨是随着喷射压力的提高，喷出的水柱越强劲，冷却的均匀性越差，淬火裂纹自然越多。 零件旋转可以消除淬火裂纹。零件在感应加热和淬火冷却过程中，一直旋转，能够根除这种裂纹。从图21 ( b）可以看到，由于零件的旋转，完全消除了零件表面的局部凸起变形，说明淬火冷却是均匀了。因此根除了点状分布的淬火裂纹。同样形态的点状淬火裂纹在刹车凸轮轴的轴颈（图22 ）及刹车蹄片轴的轴颈上（图23 ) , 均有发生，采用增大间隙，减少功率及零件旋转等措施，均能收到减少裂纹和根除裂纹的效果。 图22 刹车凸轮轴颈的点状淬火裂纹 图23 刹车蹄片轴点状淬火裂纹3、 材料因素造成的淬火裂纹 感应淬火零

25、件的材料成分、材料质量和原始应力状态，都将影响零件的淬火裂纹产生与消除。 零件的材料成分决定于零件的服役条件。用于制造结构零件的低碳钢、中碳钢和中碳合金钢而言，淬火硬度与含碳量成正比，零件的服役条件要求有较高耐磨性时，所选材料应该有较高的含碳量，以保证零件感应淬火后有较高的表面硬度。不过，当材料含碳量0.5%时，材料淬火裂纹倾向大为增加。若零件在大扭矩或大弯矩作用下工作，要求零件有高的静强度和疲劳强度，零件淬火后有足够深的硬化层。零件材料除有一定的含碳量外，还要加入一定量的合金元素，以保证材料有较高的淬透性，然而随着含碳量的提高和某些合金元素的加入，都将增加淬火裂纹的敏感性。铸钢和铸铁零件多存

26、在的砂眼、气孔或非金属夹杂物，这些缺陷都是淬火裂纹的策源地。非金属夹杂物中特别是分布在晶界上的初晶硫化物，对淬火裂纹产生有极大的促进作用。零件的淬火部位中存在的原材料裂纹和锻造折叠，在感应淬火时有扩大的趋势、并能产生局部烧熔的现象。零件感应淬火前的原始应力状态，对淬火裂纹也有明显地影有些零件在感应淬火前的加工中，使零件内部积蓄了较大的内应力，这种应力也将成为引发淬火裂纹的重要因素。例1 冷拨应力能够引发淬火裂纹45钢的载重汽车转向节主销，是由42 的圆钢，经过几次冷拨成为39 的圆钢，再由自动车床切断，用无心磨床磨至38.5 ，再进行中频淬火。淬火前检验，零件表面有45 mm 的冷作硬化层，冷

27、拨产生的应力对淬火裂纹有明显地促进作用，裂纹形态见图18 。主销毛坯在淬火前经650 保温lh 的高温回火，经金相检验，晶粒全部变为等轴晶粒，证明冷作硬化应力已经完全消除。经高温回火的主销，感应淬火裂纹明显减少，见表5【3】。表5 毛坯状态对淬火裂纹的形响毛坯状态感应淬火工艺裂纹情况/%中频功率/kW加热时间/s间隙时间/s冷却时间/s淬火水压/MPa感应器间隙/mm冷拨毛坯冷拨毛坯经高温回火1601605.55.52.52.5990.250.252.82.840510例2 冷轧应力对淬火裂纹的影响冷轧成形的花键轴，花键键齿的齿顶和齿底有很大的残余应力，这种应力对花键轴的感应淬火裂纹也有强烈的

28、引发作用。将冷轧花键轴经不同温度回火，其残余应力有不同程度的降低，淬火裂纹也随之减少，甚至消除。残余应力对淬火裂纹的影响见表6【2】。表6 残余应力对淬火裂纹的影响序号预先热处理工艺残余应力MPa淬火裂纹情况%齿顶齿底1234冷轧花键轴冷轧花键轴150 、lh 回火冷轧花键轴300 、lh 回火冷轧花键轴620 、lh 回火-652.288-601.328-488.53-19.306-516.95-516.95-367.206-48.3145030100表注： 中频连续淬火，8 kHz、45 kw ，移动速度4.7 mm / s 、淬火水温50 、喷水压力0.15MPa。淬火后经25O、1.5

29、h 回火。 试验零件每组40 件。 淬火一回火后磁粉探伤残余应力能够促使或引发淬火裂纹的事实是众所周知的，然而对它的作用机理研究得还不够深入。现在作者试图用金属学的一般知识给这种现象以如下解释：残余应力的存在，增加了金属晶格的畸变能，从而使相变易于进行。在相同的条件下，残余应力越大，奥氏体转变进行得越快，使其饱合度越大，淬火后马氏体的正方度自然也大，因此组织应力会有增加，淬裂的倾向性自然增大。4、 感应淬火零件的原材料裂纹（或折叠裂纹）的形态与鉴别感应淬火零件时常有原材料裂纹和锻造折叠裂纹存在，然而这些裂纹在感应淬火前比较细小，如不仔细观察和认真检查是难以发现的，尤其是在毛坯面上存在这种裂纹，

30、一般是发现不了的。这些裂纹往往在感应淬火后地探伤检查中被发现了，是淬火裂纹还是材料裂纹自然有个鉴别的问题。原材料裂纹和锻造折叠裂纹与淬火裂纹比较，无论在外观上和金相分析时都有明显区别。原材料裂纹一般与轴线平行，笔直地延伸，时而断续，我们在垂直于裂纹取样，在金相观察时能发现裂纹两侧严重脱碳，时而有氧化物夹于其间，而感应淬火裂纹是不会有脱碳和氧化物的（见图25）。例1 半轴和转向节等零件的原材料裂纹。半轴的原材料存在裂纹，淬火后有所发展，有时在内应力的作用下，将零件完全劈开（见图24 ) ，在半轴法兰根部裂纹处取样，发现了裂纹两侧严重脱碳，并有大块的氧化物夹杂其间（图25 ）。转向节的原材料裂纹与

31、轴线平行（图26) ，在金相观察时也能发现裂纹两侧严重脱碳，裂纹之中有氧化物存在（图27）。 图24 半轴淬火后完全劈开 图25 半轴法兰根部裂纹的金相照片(×400 ) 图26 转向节的原材料裂纹 图27转向节原材料裂纹的 金相照片（×400) 半轴和转向节的毛坯都是锻造的，锻造温度很高，必然有氧化和脱碳现象。故在裂纹两侧有脱碳层，裂纹中间夹有氧化物。例2 球头销的原材料裂纹。球头销的球头和锥柄是冷挤成形，冷挤后进行调质处理，以提高球头销的整体强度，再经过车削和粗磨以后，对其球部和过渡锥颈进行中频淬火。球头销上的原材料裂纹贯穿轴向全长（图28）。由于调质的加热温度较低（与

32、锻造相比），加热时间也较短，故裂纹两侧有轻微脱碳，致使裂纹两侧的含碳量有所降低，这种分析在中频淬火后的金相组织检查中得以证明：裂纹两侧为屈氏体，而与裂纹稍远的部位是六级马氏体（图29）。由于裂纹处电阻增大，感应加热时裂纹处的加热温度必然增高，故使该处的淬火硬化层加深，如图30 所示。 图28 球头销的原材料裂纹图 图29 裂纹附近的金相组织（×4OO ) 图30 球头销的硬化层分布（裂纹处硬化层加深）由图30是球头销球部淬火层照片，照片上显示裂纹处的淬火层比较深，可以直接判断该裂纹是材料裂纹，材料裂纹是感应淬火前就存在的裂纹。由于裂纹处电阻值很大，感应加热是靠电流加热的（Q=I2Rt

33、），裂纹处电阻R大，加热温度必然高于其它部位，于是裂纹处的淬火淬火层加深了。例3 原材料裂纹在感应加热时出现的局部熔化现象。刹车蹄片轴在感应淬火时发生局部熔化的现象（见图31），和球头销裂纹处淬火层加深的道理相同，零件原材料裂纹和锻造折叠裂纹中间的氧化物具有极大的电阻（R），故在感应加热时，裂纹处产生热量Q要比其他部位高许多，高热量致使裂纹处的局部区域发生熔化了。图31 刹车蹄片原材料裂纹造成的局部熔化5、 感应淬火零件磨削裂纹的形态与鉴别大部分感应淬火零件的后序加工是磨削。因零件淬火硬度高，内应力很大，在磨削参数不当时，如磨削速度太快、砂轮硬度太高、密度太大或磨削过程冷却液的冷却能力太强等，

34、都将会出现磨削裂纹。检查淬火裂纹时需要零件表面光洁、便于观察，许多厂家将磁粉探伤工序安排在磨削工序之后，一旦出现裂纹，到底是淬火裂纹还是磨削裂纹，往往说不清楚。这时判明原因的最简单办法，是取一定数量的淬火零件，不经磨削直接探伤，如无裂纹，则证明已出现的裂纹是磨削造成的。淬火裂纹与磨削裂纹也确实容易混淆。但仔细观察在形态上各有特征。磨削裂纹一般都出现在磨削面上，从形态上多为龟裂（呈日字形、口字形或井字形），也有单条直线裂纹（或多条平行的点条裂纹）。单条直线裂纹（或多条平行的点条裂纹）与磨削方向垂直，如圆柱形零件，它们是在轴线方向存在。而淬火裂纹一般不会呈现龟裂，在光滑圆柱面也很少出现淬火裂纹，就

35、是出现单条裂纹或多条平行存在的裂纹，这些裂纹一般多是圆周方向存在（前面已介绍多例）。如深入进行金相检验，更能一目了然，磨削裂纹出现的地方，由于磨削用量太大，使表面局部温度太高，达到淬火温度，经冷却液的冷却，出现二次淬火现象。二次淬火层的金相特征是白亮层，其内侧是黑灰色的回火层，组织结构是屈氏体，再往里则是感应淬火层，其组织为回火马氏体。有时没有二次淬火的白亮层，只有回火屈氏体层，仍可判断为磨削裂纹。二次淬火层较簿，一般不超过0.8 mm 。例1 磨床主轴的磨削裂纹。GCr15 钢制造的磨床主轴，中频连续淬火后，经磨削出现严重的磨削裂纹，如图32 所示。这是十分典型的磨削裂纹，形态呈龟裂状、也有单条裂纹。垂直于裂纹取样，在金相观察时出现了二次淬火的白亮层和回火的屈氏体层，如图33所示。 图32 磨床主轴的磨削裂纹 图33 磨削裂纹的金相照片（×100 )例2 曲轴轴颈的磨削裂纹某厂的曲轴磨削使用高速磨床，其砂轮边缘的线速度近百米/s，因而时常出现磨削裂纹。多呈现龟裂状，裂