珠光体显微组织图
马氏体的本质脆性是淬火裂纹的内因，而马氏体的晶体结构、化学成分、冶金缺陷等是马氏体本质脆性的影响因素;各种工艺条件、零件尺寸形状等引起的宏观内应力的大小、方向、分布状态等是淬火裂纹的外因。下面将从微观到宏观，从内部到外部对钢件的淬火裂纹进行分析。
1.1 马氏体本质脆性——钢件淬火裂纹的内因
众所周知，中高碳钢淬火后，其韧性低，脆性大，易产生显微裂纹和宏观开裂。这主要是由马氏体的本质脆性决定的。而马氏体的本质脆性又决定于材料的冶金质量、含碳量和合金元素、原始组织状态、马氏体的组织结构、显微应力及显微裂纹等。
图1 淬火裂纹的宏观形态图
1.1.1 材料冶金质量
缩孔和严重的轧制缺陷造成材料明显的不均匀性，这时材料是不宜进行热处理的。而不少材料的冶金缺陷均可能单独与宏观或微观的内应力发生作用，促发淬火裂纹。这些冶金质量问题包括：宏观偏析、固溶体偏析、固溶氢、锻轧缺陷、夹渣、铁素体珠光体带状组织及碳化物带状组织等。
图2 沿夹杂物扩展的淬火裂纹
1.1.2 材料含碳量和合金元素
含碳量增加将降低马氏体的断裂强度。根据脆性固体理论断裂强度：
其中E、d值与含碳量相关，含碳量提高，马氏体中铁原子间结合力降低，弹形模量也降低，钢的断裂强度也随之降低。碳量增加，d值增加，使断裂强度降低。
而合金元素对淬火裂纹的影响不一，例如Mn、Cr、V、Mo等元素与C一样，随其含量的增加而淬裂倾向变大。然而，B元素较为特殊，B能有效地提高淬透性。稀土元素对淬裂的影响研究甚少，说法不一。适量的稀土元素可减少位错移动所需要的摩擦力，因而有降低脆性破断倾向的作用。稀土元素富集于晶界，可净化和强化晶界，使P等杂质难以再偏集于晶界，可能起到减轻沿晶断裂的作用。
1.1.3 原始组织状态
除了钢中的化学成分以外，淬火前的原始组织结构的影响也很大。例如片状珠光体;马氏体和贝氏体等非平衡组织;不均匀、网状碳化物;非金属夹杂物;锻造过热组织及流线等均可能导致或促发淬火开裂。
图3 不同形态珠光体组织对淬裂的影响
1-细片状珠光体;2-点状珠光体;3-细粒状珠光体;4-粗粒状珠光体
1.1.4 马氏体中的显微裂纹
马氏体形成时容易产生显微裂纹，这是指在中高碳钢中，而低碳钢的马氏体组织中难以形成显微裂纹。这是因为低碳马氏体为平行的板条，相互碰撞的机会少，且本身的塑性高，可以通过变形而使应力松弛，不易产生显微裂纹。而高碳马氏体内由于马氏体片相互碰撞，片状马氏体又不能作相应的形变来消除应力，造成碰遇处的应力场，当应力足够大时就形成显微裂纹。这种先天的缺陷使高碳马氏体进一步增加了脆性，在其它应力的作用下，显微裂纹可能发展为宏观开裂。
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