零件尺寸和形状对零件的影响

1.尺寸的影响

过细或过粗的工件一般不会淬裂，因为存在一个淬裂的危险尺寸。细、薄工件淬火硬化到心部，由于表面和心部的马氏体转变在时间上几乎没有什么差别，即内外几乎同时淬火硬化，故组织应力小，不容易淬裂。例如，针、小直径的冲子及剃须刀片一般是不发生淬裂的。过粗的零件难以淬火硬化，甚至连表层也得不到马氏体，主要呈现热应力，因此也难以出现淬火裂纹。

图14-22 临界直径D_Ⅰ、含碳量与淬裂的关系

钢件在水中淬火时，临界直径是淬裂的危险尺寸。临界直径是工件在一定的淬火冷却介质中冷却时，心部恰好能够得到50％马氏体的直径。假设淬火冷却介质的冷却强度值H为无穷大，淬火时其表面温度可立即冷却到淬火冷却介质的温度，称此为理想淬火（急冷度H＝∞），此时淬透的（形成50％马氏体）最大直径称为理想临界直径，用D_Ⅰ表示。临界直径D_Ⅰ、含碳量与淬裂的关系如图14-22所示，从图中可见，碳的质量分数低于0.25％的钢、D_Ⅰ为200mm以下者不发生淬裂现象。高碳钢在各种D_Ⅰ大小时均可发生淬裂，含碳量中等的钢可以找到淬裂的临界尺寸。(www.xing528.com)

2.形状的影响

淬火开裂与工件的形状有着密切的关系，钢件形状影响淬火应力的大小和分布。工件上的缺口、尖角、沟槽、孔穴及断面急剧变化的部位都是淬火内应力集中的地方，是淬裂的危险部位。

零件的尖角、棱角等部位在淬火时先被冷却，得到马氏体组织，而后冷却的心部形成马氏体时体积膨胀，使尖角部分受到很大的拉应力，加上应力集中因素，可使尖角部位的应力达到平滑部位的10倍，故易产生淬火裂纹。因此，尖角、棱边处应尽可能加工成圆角。

随着零件截面积不均匀（薄厚不均）性的增加，淬裂倾向加大。薄的部位在淬火冷却时先进行马氏体转变而硬化，随后，当厚的部位发生马氏体转变时体积膨胀，给薄的部位施以拉应力，并在薄厚相连处产生应力集中，因而常出现淬火裂纹。与尖角、截面不均匀情况一样，当零件上有槽口和盲孔时，也能产生应力集中，容易引起淬火开裂。