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摘要：在锻造和热处理过程中，裂纹是非常常见的，不可能在所有的锻造和热处理过程中避免裂纹。这使得裂纹成为锻造行业讨论的焦点。裂纹的发生概率、类型和形状因部件的尺寸和纹理而异。
关键词：锻造；热处理；晶相分析；裂纹形成原因；
裂纹是在锻造和热处理生产过程中常见的缺陷之一，通过对裂纹产品试样进行收集、分析、整理，可将裂纹大致分为三类：锻造裂纹、折叠和淬火裂纹。通过晶相实验分析，可获得三种类型裂纹的形成原因，有针对性的提出减少裂纹产生的建议性措施，从而提高产品的质量和性能。
一、锻造缺陷和热处理的缺陷
1.过热和燃烧。主要特点是谷物粗犷，具有明显的维氏结构。过热表明加热温度高，碎粒粗糙不均匀，没有金属光泽，晶界周围存在氧化和脱碳现象。
2.钻孔裂纹。通常发生在结构粗糙、应力集中或合金元素分离的地方，裂纹通常充满氧气槽。钻孔温度高或终端温度低时容易出现裂纹。另一种裂纹是通过喷水进行钻孔和冷却后形成的。
3.折叠起来。曲面缺陷是由冲压、切削、切削板磨损、粗糙钻孔等引起的。在随后的钻孔中，曲面比例等缺陷被包含在钻孔主体中以形成折弯。当用显微镜观察时，你可以看到折痕周围有明显的渗碳现象。
4.淬裂。其特点是强而直的颗粒间分布，起点广，尾巴薄而曲折。此类裂纹主要发生在马氏体改造后，因此裂纹周围的微观结构明显与其他区域没有区别，没有渗碳现象。
5.软点。微观结构由大块或星形托洛茨坦和未溶解的铁氧体组成。供暖不足、维护时间不足和冷却不均衡都将导致薄弱环节。
二、实验的方法
1.取样准备和宏观观察。首先宏观观察杆的裂纹，然后手工切割试样，方向垂直于径向方向，长度小于8 mm。无论采用哪种取样方法，都应注意试样的温度状态，用水进行。
2.研磨抛光后样品的晶体相分析。准备好的样品必须在粗磨机上进行平磨，以使磨痕均匀，然后移至细磨以便进一步磨。研磨时，样品应用水冷却，防止金属结构因加热而改变。使用磨碎、清洗、磨碎后，样品必须用不同大小的玻璃纸涂刷，从粗糙到滚翻，粗制玻璃纸到薄玻璃纸，玻璃纸必须再更换一次。样品必须旋转90度，垂直于旧的碎玻璃纸。预研磨后，样品在打磨机上进行粗抛光（抛光织物为细纱机，抛光溶液为W2.5金刚石打磨面糊），然后进行细抛光（抛光织物为尼龙丝绒，抛光溶液为W1.5金刚石抛光面糊），直至样品上的磨损痕迹。
3.亚硝酸盐酒精分析后的晶体图像分析。经研磨抛光后，样品放入浓度为5%的硝酸酒精溶液中。将样品放入硝酸酒精溶液后，移动（略微放入硝酸酒精溶液中），确保镜面在运动过程中不接触容器底部。将样品装入硝酸酒精溶液的时间应根据样品金属性能试验的目标确定。最后，样品是从硝酸酒精溶液中提取的，其效果应该是能够在显微镜下显示出清晰的金属结构。当样品取出时，必须迅速用水冲洗，然后涂上酒精，最后用吹风机吹干。
三、试验数据及分析
1.分析钻孔裂纹的原因。
钻孔裂缝有多种类型，其原因也各不相同。通过这种裂缝研究，钻孔裂纹主要可分为原材料缺陷造成的钻孔裂缝和不适当的钻孔方法造成的钻孔裂纹；分析典型的钻孔裂纹。（1）钻孔裂纹分析I（包括非金属渣）。在生产过程中，发现编号为D1998（材料45）的杆在加工过程中表面出现纵向裂纹。样品表面裂纹宽度约3mm，裂纹深度约11毫米。裂纹填充了大量黑色氧化物。经研磨抛光后，发现裂纹腔内有大量灰黑色氧化物，裂纹两侧均有雾状粒状氧化物、灰质氧化物和孔洞。侵蚀后，主要裂纹的两侧出现大量渗碳现象。尾端细裂纹两侧均无渗碳现象，与基体结构无区别。根据上述分析，表明在热处理前存在裂纹，裂纹的原因与原材料中包含大量非金属渣有关，在热处理过程中包含非金属渣时形成细裂纹。（2）钻孔裂纹分析二（过度燃烧）。在生产过程中，发现编号为D5228的轴有裂纹。样品是垂直于裂缝制备的，裂缝的深度约为1.20毫米。裂纹中充满了灰色-黑色氧化物、两侧的雾状氧化物和颗粒接缝处的氧气。样品经5%的硝酸酒精溶液腐蚀后，裂纹的两侧发生脱碳。根据上述分析，裂纹的形成应是热处理前燃烧引起的钻孔裂纹。
2.分析折弯原因。折叠是通过金属流变过程中氧化表面金属的汇合形成的。折弯通常与周围的流线方向相同，并且通常在折弯结束时舍入。根据产生折弯现象的产品和材料，产品折弯的原因分为以下几类。（1）原料引起的弯曲：一是因为原料表面不均匀或存在孔洞，在锻造过程中与金属流动汇合形成弯曲；另一个是方坯的边缘和角被缩小形成折痕。（2）钻杆原因：钻杆边的网太小，容易弯曲。典型的弯曲分析表明方形球的边缘和角会塌陷形成一个折弯：在生产过程中，在编号为D4337的杆轴上出现长度为400 mm的纵向裂纹，该裂纹向内延伸65度，深度约为3经研磨抛光后，在显微镜下观察到样品。黑色颗粒氧化物分散在裂纹的两侧，裂纹尾部呈少量灰黑色氧化物。样品经5%硝酸酒精溶液腐蚀后，观察到裂纹的两侧完全脱碳，根据以上情况，样品的裂纹是弯曲裂纹。
3.热处理过程中的抖动裂纹分析。热处理裂纹主要是一种颤振裂纹，其分布方向不确定，通常位于零件的拐角止裂槽截面、孔边和加工刀具标记的突然变化。颤振裂纹始终呈现细长、直、有力的曲线，具有较强的角度。抖动通常不超过坚硬层。典型抖动裂纹分析。（1）典型裂纹分析一：在桥墩表面（40Cr）发现纵向裂纹，深度约为60毫米。裂纹为外宽角形，内侧截，从外伸至内侧靠近凹槽中心一层灰色氧化物固定在裂纹头的内腔，附近没有严重的非金属夹杂物。5%的硝酸酒精溶液侵蚀后，裂纹头没有脱碳。根据上述分析，样品中没有发现严重的金属缺陷，纵向裂纹是热处理浆裂纹，这是由于这种材料品牌的强度较高，而且容易获得芯块中的马氏体结构。硬化后，零件应力状态为结构残馀应力，该应力形成零件表面的最大拉伸应力。当拉伸的最大切向应力超过材料的断裂强度时，零件会纵向断裂。（2）典型的裂纹分析2-应力集中在零件曲面上导致的裂纹。40Cr材料的压力环经地震和热处理后发现有裂纹。样品已在裂纹位置切割进行金属检验。1宏观经济审查。凹坑起源于压机环变截面台阶的直角处，并从曲面向内延伸。裂纹是线性的，深度约33毫米，厚度方向贯穿整个样品。（2）显微镜检查。研磨抛光后用显微镜观察样品，裂纹头呈粗线状，两端有强烈扭转和扭转、细支裂纹、细长尾巴和间断微小尾巴。裂纹腔是干净的，但两侧和裂纹的分支均可见灰色-黑色氧化物。样品经5 %硝酸酒精溶液腐蚀后，样品表面发生脱碳，但裂纹两侧均未发生脱碳。（3）结果分析。裂纹附近不存在超出标准的非金属夹杂物，这表明材料的金属质量合格；裂纹两侧均无脱碳，裂纹处有灰色-黑色氧化物，表明裂纹是在震后、高温回收期前形成的；裂纹源于项圈行走的右角，呈尖状而非圆形，在这里容易引起应力集中。根据上述分析，裂纹是热处理过程中应力集中引起的颤振裂纹。
总之，将非金属材料列入样品会导致钻削裂纹。钻孔过程中，温度过高会导致钻孔裂纹。方钢管的边缘，会形成褶皱。如果高震颤试样在抖振过程中迅速冷却，就会产生抖振裂纹。
参考文献：
[1]赵泉.浅谈锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析.2019.
[2]吕宏宇.关于锻造和热处理过程中裂纹形成原因分析.2020.