淬火是模具鋼熱處理中常見的工藝。然而，由于各種原因，有時不可避免地會產生淬火裂紋，導致以往的工作被浪費。分析裂紋的原因，然后采取相應的預防措施，具有顯著的技術和經濟效益。小邊整理了10種常見的淬火裂紋，讓我們一起學習。
1、縱向裂紋形狀較長。當模具完全淬火時，心變成比容量最大的淬火馬氏體，產生切向拉應力，模具鋼碳含量越高，切向拉應力越大，當拉應力大于鋼強度極限時形成縱向裂紋。
縱向裂紋的產生加劇了以下因素：
(1)鋼含量較高S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As等低熔點有害雜質，鋼錠沿軋制方向呈縱向嚴重偏析分布，容易產生應力集中形成縱向淬火裂紋或原材料軋制后快速冷卻形成的縱向裂紋，最終淬火裂紋擴大形成縱向裂紋；
(2)模具尺寸在鋼淬火敏感尺寸范圍內(碳工具鋼淬火危險尺寸為8-15mm，中低合金鋼危險尺寸25-4mm)或選用的淬火冷卻介質大大超過鋼臨界淬火冷卻速度時容易形成縱向裂紋。
預防措施：
(一)嚴格檢查原材料入庫情況，不投產有害雜質含量超標的鋼材；
(2)盡量選用真空冶煉、爐外精煉或電渣重熔模具鋼；
(3)改進熱處理工藝，采用真空加工熱、保護氣氛加熱、充分脫氧鹽浴爐加熱分析淬火、等溫淬火；
（4）將無意淬火變?yōu)橛幸獯慊?，即不完全淬火，采取高韌性下貝氏體組織等措施，大大降低拉應力，有效避免模具縱向開裂和淬火畸變。
2、橫向裂紋裂紋的特點是垂直于軸向。未淬火模具在淬火區(qū)和未淬火區(qū)的過渡部分具有較大的拉應力峰值。當大型模具快速冷卻時，由于軸向應力大于切向應力，容易形成較大的拉應力峰值。鍛造模塊S、P、Sb、Bi、Pb、Sn、As低熔點有害雜質的橫向偏析或模塊有橫向微裂紋，淬火后擴展形成橫向裂紋。
預防措施：
(1)模塊應合理鍛造，原材料長度與直徑之比即鍛造比最好選在2-3之間，鍛造之間雙十字形變向鍛造，經五鐓五拔多火鍛造，使鋼中碳化物和雜質呈細、小、勻分布于鋼基體，鍛造纖維組織圍繞型腔無定向分布，大幅度提高模塊橫向力學性能，減少和消除應力源；
(2)在鋼材中選擇理想的冷卻速度和冷卻介質Ms快速冷卻點大于鋼的臨界淬火冷卻速度。鋼中過冷奧氏體產生的應力為熱應力，表面為壓力應力，內層為張力應力，相互抵消，有效防止熱應力裂紋的形成Ms-Mf它們之間的冷卻大大降低了淬火馬氏體的組織應力。當鋼中熱應力與相應應力總和為正（張應力）時，容易淬火，為負，不易淬火。充分利用熱應力，減少相變應力，控制應力總和為負，可有效避免水平淬火裂紋。CL-1有機淬火介質是一種理想的淬火劑，可以減少和避免淬火模具的畸變，控制硬化層的合理分布。CL-淬火劑濃度比不同，冷卻速度不同，硬化層分布必要，滿足不同模具鋼的需要。
3、弧狀裂紋模具棱角、凸臺、刀紋、尖角、直角、缺口、孔洞、凹模接線飛邊等形狀突變常發(fā)生。這是因為淬火時棱角處產生的應力是平面平均應力的10倍。
(1)鋼含碳(C)鋼的含量和合金元素越高Ms點愈低，Ms點降低2℃，淬裂傾向增加1.2倍，Ms點降低8℃，淬裂傾向則增加8倍；
(2)鋼中不同組織的變化與同一組織的變化不同。由于不同組織的比例差，組織應力大，導致組織交界處形成弧形裂紋；
（3）淬火后未及時回火，或回火不足，鋼中殘余奧氏體未完全改變，保留在使用狀態(tài)，促進應力重新分布，或模具服務時殘余奧氏體發(fā)生馬氏體相變，產生新的內應力，當綜合應力大于鋼強度極限時形成弧裂紋；
(4)具有第二類回火脆性鋼，淬火后高溫回火緩冷，導致鋼中P、S有害雜質化合物沿晶界沉淀，大大降低晶界結合力和韌性，增加脆性，在外力作用下形成弧形裂紋。
預防措施：
(1)改進設計，盡量使形狀對稱，減少形狀突變，增加工藝孔與加強筋，或采用組合裝配;
（2）圓角代直角和尖角尖角貫穿孔代盲孔，提高加工精度和表面光潔度，減少應力集中源。對于不可避免的直角、尖角尖角、盲孔等一般硬度要求較低的地方，可用鐵絲、石棉繩、耐火泥包扎或填為造成冷卻屏障，緩慢冷卻淬火，避免應力集中，防止淬火時形成弧形裂紋；
(3)淬火鋼應及時回火，消除部分淬火內應力，防止淬火應力膨脹；
(4)長時間回火，提高模具抗斷裂韌性值；
(5)充分回火，獲得穩(wěn)定的組織性能；
(6)多次回火充分轉化殘余奧氏體，消除新的應力；
(7)合理回火，提高鋼件疲勞抗力和綜合機械力學性能；
(8)二級回火脆性模具鋼高溫回火后應快速冷卻(水冷或油冷)，可消除二級回火脆性，防止淬火時出現弧形裂紋。
4、剝離裂紋模具在應力作用下，淬火硬化層從鋼基體中剝離。由于模具表面組織和心組織的比例不同，淬火時表面形成軸向、切向淬火應力、徑向拉應力和內部突變，應力變化范圍狹窄，經常發(fā)生在表面化學熱處理模具冷卻過程中，由于表面化學改性和鋼基導致內外淬火馬氏體膨脹，產生較大的相變應力，導致基體組織化學處理滲層剝離。如火焰表面淬火層、高頻表面淬火層、碳層、碳氮共滲層、氮層、硼層、金屬層等?；瘜W滲層淬火后不應迅速回火，特別是300℃以下低溫回火的快速加熱將促進表面形成拉應力，而鋼基體的心臟和過渡層形成壓縮應力。當拉應力大于壓縮應力時，化學滲透層會開裂和剝離。
預防措施：
（1）模具鋼化學滲透層的濃度和硬度應從表到內緩慢降低，增強滲透層與基體的結合力。滲透后的擴散處理可使化學滲透層與基體過渡均勻；
(2)模具鋼化學處理之前進行擴散退火、球化退火、調質處理，充分細化原始組織，能有效防止和避免剝離裂紋產生，確保產品質量。
5、網狀裂紋裂紋深度較淺，一般深度約為0.01～1.5mm，呈輻射狀，別名裂紋。主要原因有：
(1)原料有較深的脫碳層，冷卻加工未去除，或成品模具在氧化氣氛爐中加熱，導致氧化脫碳；
（2）模具脫碳表面的金屬組織不同于鋼基體馬氏體的碳含量和比容量。鋼脫碳表面淬火時產生較大的拉應力。因此，表面金屬往往沿晶體邊界開裂成網狀；
（3）原材料為粗顆粒鋼，原組織粗大，鐵素體大，常規(guī)淬火不能消除，保留在淬火組織中，或溫度控制不準確，儀器故障，組織過熱，甚至過熱，顆粒粗化，晶體邊界結合力喪失，模具淬火冷卻鋼碳化物沿奧氏體晶體邊界沉淀，晶體邊界強度大大降低，韌性差，脆性大，在拉應力下沿晶體邊界網狀裂紋。
預防措施：
(1)嚴格檢查原料的化學成分、金相組織和探傷，不合格原料和粗晶粒鋼不得作為模具材料；
(2)選用細晶粒鋼和真空電爐鋼，投產前檢查原材料脫碳層深度，冷切加工余量必須大于脫碳層深度；
(3)制定先進合理的熱處理工藝，選用微機控溫儀，達到控制精度±1.5℃，儀器定期現場驗證；
(4)真空電爐、保護氣氛爐、充分脫氧鹽浴爐加熱模具產品最終處理模具產品，有效防止和避免網狀裂紋的形成。
6.冷處理裂紋模具鋼多為中高碳合金鋼。淬火后，部分過冷奧氏體未轉化為馬氏體，保留在使用狀態(tài)下，成為殘余奧氏體，影響使用性能。如果在零度以下繼續(xù)冷卻，可以促進殘余奧氏體的馬氏體轉化。因此，冷處理的本質是淬火繼續(xù)。室溫下淬火應力與零度下淬火應力疊加，當疊加應力超過材料強度極限時形成冷處理裂紋。
預防措施：
(1)淬火后冷處理前，將模具放入沸水中煮30-60min，淬火內應力可消除15%-25%，穩(wěn)定殘余奧氏體，然后進行-60℃常規(guī)冷處理或-120℃在深冷處理中，溫度越低，殘余奧氏體轉化為馬氏體的量越大，但不可能完全轉化。實驗表明，殘余奧氏體保留約2%-5%，少量殘余奧氏體可根據需要松弛應力，起緩沖作用。由于殘余奧氏體柔軟堅韌，可部分吸收馬氏體化的急劇膨脹能量，緩解相變應力；
（2）冷處理后，取出模具，放入熱水中加熱，可消除40%-60%的冷處理應力。加熱至室溫后，應及時回火，進一步消除冷處理應力，避免形成冷處理裂紋，獲得穩(wěn)定的組織性能，確保模具產品在儲存和使用過程中不會發(fā)生變形。
7、磨削裂紋模具成品淬火、回火后磨削冷加工過程中經常發(fā)生，大部分微裂紋垂直于磨削方向，深度約為0.05-1.0mm。
(1)原料預處理不當，原料塊狀、網狀、帶狀碳化物未完全消除，嚴重脫碳；
(2)最終淬火加熱溫度過高，過熱，晶粒粗大，殘留奧氏體較多；
（3）研磨過程中應力誘發(fā)相變，余奧氏體轉化為馬氏體，組織應力大。此外，由于回火不足，殘余拉應力較多，與磨削組織應力疊加，或由于磨削速度、進刀量大、冷卻不當，金屬表面磨削熱急劇升溫至淬火加熱溫度，然后磨削液冷卻，導致磨削表面二次淬火。
預防措施：
（1）改造原材料，多次雙十字形變形鍛造，鍛造纖維組織繞腔或軸波形對稱分布，采用最后一火高溫余熱淬火，然后高溫回火，可充分消除塊、網、帶、鏈碳化物，使碳化物細化至2-3級；
(2)制定先進的熱處理工藝，控制最終淬火殘余奧氏體含量不超標；
(3)淬火后及時回火，消除淬火應力；
(4)適當降低磨削速度、磨削量和磨削冷卻速度，可有效防止和避免磨削裂紋的形成。
八、線切割裂紋裂紋出現在淬火、回火模塊在線切割過程中，改變了金屬表面、中間層和心應力場的分布，淬火殘余內應力失去平衡變形，某一區(qū)域拉應力大于模具材料強度極限，裂紋為弧尾剛性變質層裂紋。實驗表明，線切割過程是局部高溫放電和快速冷卻過程，使金屬表面形成樹枝鑄造組織凝固層，產生600-900MPa拉應力和厚度約為0.03mm高應力二次淬火白亮層。
裂紋原因：
(1)原料碳化物偏析嚴重；
(2)儀表故障，淬火加熱溫度過高，晶粒粗大，降低材料韌性，增加脆性；
（3）淬火工件未及時回火，回火不足，線切割過程中殘余應力過大，新內應力疊加，導致線切割裂紋。
預防措施：
（1）嚴格檢查原材料入庫前，確保原材料組織成分合格。不合格原材料必須改進鍛造，粉碎碳化物，使化學成分和金相組織達到技術條件后才能投入生產。模塊熱處理前的加工成品在淬火、回火、線切割前應留出足夠的磨量；
(2)入爐前檢查儀器，選用微機控溫精度±1.5℃，加熱真空爐，保護氣氛爐，防止過熱和氧化脫碳；
(3)分級淬火、等溫淬火、淬火后及時回火，多次回火，充分消除內應力，為線切割創(chuàng)造條件；
(4)制定科學合理的線切割工藝。
9、疲勞裂紋模具在交變應力反復作用下形成的微疲勞裂紋緩慢膨脹，導致突然疲勞斷裂。
（1）原材料存在發(fā)紋、自點、孔隙、松散、非金屬混合、碳化物嚴重分析、帶狀組織、塊狀游離鐵素體冶金組織缺陷，破壞基體組織的連續(xù)性，形成不均勻的應力集中。鋼錠中的112沒有被排除在外，導致軋制過程中出現白點。Bi、 Pb、Sn、As和S、P鋼中等有害雜質P易引起冷脆，而s容易引起熱脆，S，P有害雜質超標容易形成疲勞源；
(2)化學滲層過厚，濃度過大 、
