在大型鍛件的熱處理中，尤其是在淬火過程中，經(jīng)常會碰到斷裂問題，斷裂形式有橫裂、縱裂、脫肩、置裂、剝落、龜裂等。而其斷裂原因是極其復雜的，往往是多種因素作用的結果，但從總的方面來考慮不外是兩方面的因素:一是內應力(拉應力)超過材料的實際破斷強度，二是雖然內應力并不過高，但由于材料本身的缺陷造成材料強度下降。以下就從這兩方面來分析一下大鍛件裂紋產生的情況。

（一）橫裂

    形成橫向裂紋時內應力分布的特征是:表面受壓應力，離表面一定的距離應力發(fā)生劇變，由壓應力變?yōu)楹艽蟮睦瓚?。裂紋產生在拉應力峰值區(qū)域內，然后當內應力重新分布或鋼的脆性進一步增加時才蔓延到工件表面。橫向裂紋的特點是垂直于軸的方向。這類裂紋往往發(fā)生在未淬透的工件中，因為淬硬與未淬硬的過渡區(qū)有一個大的應力峰值，而且軸向應力大于切向應力。

    大型鍛件因不可能全部淬透，而且往往存在較嚴重的冶金缺陷(如氣泡、夾雜、鍛造裂 紋、偏析、白點等），在熱處理應力作用下，以這些缺陷為裂紋的起點，緩慢擴張直到最后突然斷裂。另外在軋輥的橫斷實例中，往往在斷裂面上不能看出明顯的斷裂起點，這像刀切的一樣，這是較脆的材料在熱應力作用下引起斷裂的特征。

    對軸類鍛件來說，打中心孔并對表面和中心一起冷卻，可使拉應力的峰值移向中間層，數(shù)值也可大大降低，所以這是防止橫斷的有效方法之一。然而打中心孔時往往會使冶 金缺陷暴露到中心孔表面，亦有其不利之處。

(二）縱裂裂紋產生于工件表面附近最大拉應力處并裂向心部有較大深度的裂痕。裂紋的走向一般平行于軸向，但是工件存在應力集中部位或內部組織缺陷等，裂紋也可能改變走向。

    在完全淬透的工件中容易產生縱向裂紋，這與淬透工件的表層存在較大的切向拉應力有關，并且隨碳含量的提高，形成縱向裂紋的傾向增大。低碳鋼因馬氏體比容小，而且熱應力作用強，表面存在很大的殘余壓應力是不易淬裂的。隨著碳含量的提高，表面壓應力減少(組織應力作用增強），拉應力峰值移向表面，碳含量高的馬氏體其破斷抗力降低，因此高碳鋼在過熱的情況下淬裂的傾向增大。

    工件尺寸直接影響淬火后殘余應力大小和分布，直徑小的工件因表層與心部的溫差小，淬火時應力也小，故不易淬裂。在淬透的情況下，隨著直徑增大，一方面淬火后的殘余應力值增加，另一方面卻由于拉應力峰值逐步遠離表面,則有利于阻止表面裂紋的產生。 由此看來，對工件淬透的情況下有一個淬裂的敏感尺寸，接近此尺寸的工件有淬裂的危 險。實踐經(jīng)驗表明，碳素鋼淬火時的危險尺寸約為8?15mm，低合金鋼油淬的危險尺寸約為 25~40mm。

(三）置裂

    零件在熱處理終了后，在長時間放置中發(fā)生自然破斷的現(xiàn)象稱為置裂。產生置裂的主要原因是內應力與氫氣的聯(lián)合作用和殘余奧氏體的分解。

    目前在考慮氫和應力的聯(lián)合作用時,認為氫原子在應力的作用下，將向缺陷尖端處有應力集中的三向拉應力處聚集，沉淀在位錯線上，對位錯起釘扎作用,使它不能自由運動，導致材料產生局部硬化。隨后在外力或內應力的繼續(xù)作用下，在局部硬化區(qū)產生裂紋并逐漸發(fā)展長大。當裂紋長大到貧氫區(qū)后，位錯線的運動恢復自由，基體可以通過塑性變形使應力松弛，裂紋長大停止。以后隨著時間的延長，氫原子在應力的作用下重新在裂紋前沿集結，材料又產生局部硬化，裂紋又繼續(xù)長大。這一過程不斷重復，裂紋一段一段擴大，最后導致突然斷裂，由此可見，這種脆斷過程是為氫原子在應力作用下的擴散所控制。

    當熱處理后工件中含有較多的殘余奧氏體時，由于殘余奧氏體分解，發(fā)生體積膨脹和氫的溶解度突然下降，引起了內應力增加和氫脆作用加劇，亦將導致置裂。

    防止置裂的方法主要是減小鋼中的內應力和氫氣含量,使之不至于引起破斷。