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脱碳与淬火裂纹 脱碳分完全脱碳（铁素体脱碳）和不完全脱碳，即保留一部分残余碳量的脱碳。生产现场中遇到的多是不完全脱碳。零件不管是在热处理前或淬火加热过程中，如果产生脱碳，则由于脱碳的表层与未脱碳的内部化学成分不同，因而在淬火时发生相变的时间就不相同，马氏体的膨胀量也不相同，这样就使零件内应力增大而容易产生裂纹。例如，当高速钢的含碳量为0.8%时，其Ms点为150℃；如果因表面脱碳使脱碳层的含碳降低为0.4%时，其Ms点为330℃。 在淬火冷却时，由于相变首先从脱碳层开始，当脱碳层的马氏体转变已经完成或正在大量转变时，其心部还没有开始转变，这时表层处于压应力状态。当工件温度降至150℃以下时，非脱碳的内部开始马氏体的转变，但此时脱碳的表层已经完成了马氏体的转变，表层比较硬，故难以产生塑性变形，此时表层处于强大的拉应力状态，很容易使零件发生开裂。某厂生产的W9Mo3Cr4V钢制内孔车刀热处理后产生了裂纹，将车刀横断面进行宏观腐蚀后检查，发现车刀四周均有严重脱碳层，其深度约为1.5mm左右。造成脱碳的原因是车刀在锻造后退火时产生的脱碳层未加工掉而在淬火时发生了裂纹。之所以断定系锻造退火时发生的脱碳，是因为在同一盐炉中淬火加热的其他高速钢工件未发现脱碳现象。再说在盐浴炉中淬火加热中很少发现如此严重的脱碳事故。
9. 萘状断口与淬火裂纹 萘状断口是高速钢的一种常见缺陷。正常的高速钢断口是细陶瓷状，淬火过热的断口较粗糙，萘状断口则是一种具有特殊闪光、与萘的闪光相似的粗糙断口。产生萘状断口的钢，其显微组织的特点是奥氏体晶粒很大且不均匀，个别粗大晶粒尺寸可达0.1～1mm。 产生萘状断口的钢，其淬火、回火后的硬度和红硬性与正常断口的钢基本上是相当的，但机械强度明显降低，特别是韧性更低。有关资料介绍，通过试验表明：W9Cr4V2在1220℃三次淬火、560℃三次回火（产生严重的萘状断口）同1220℃一次淬火、560℃三次回火（正常断口）相比较，前者较后者弯曲强度降低25%，拉伸强度降低30%～35%，扭转强度降低40%，冲击韧度降低65%。 用高速钢制造的刀具一旦产生萘状断口，在淬火冷却时容易形成淬火裂纹，校直时易压断，使用中易崩刃和折断。 关于萘状断口的形成，通常发生在下面两种情况：一是钢在锻、轧等热塑性变形加工时的终了温度过高（1050～1000℃）时；二是重复淬火时没有经过中间退火或退火不充分造成。 防止萘状断口产生的措施应注意以下几点：①严格控制终锻温度，使其不高于1000℃。②锻件毛坯必须经充分退火。③返修的高速钢工件在重新淬火前必须进行充分退火，退火后的硬度≤HRC28。 7. 淬火冷却速度与淬火裂纹 零件产生淬火裂纹的原因是多方面的，但就发生的时间来说，多是在淬火冷却过程中发生的。更具体的讲，裂纹是发生在零件冷至钢的马氏体转变点Ms至Mf点之间的冷速过大，此期间热应力与组织应力会达到最大值，很容易造成零件淬火裂纹发生。 裂纹能否产生取决于淬火时热应力与组织应力的和是正（拉应力）还是负（组织应力）。若两者之和为正则可能发生裂纹，若为负则不会发生裂纹。零件从奥氏体化温度以大于临界冷却速度的急冷，导致产生热应力，使外层受压，内层受拉，这对防止淬火裂纹将起着有效的作用。从这个意义上讲，在奥氏体区域快速冷却对防止淬火裂纹发生是有利的。与此相反，在马氏体区域内的冷却与相变应力有关，在此区域内冷却速度越大，则相变应力越大，表面层的拉应力越大，因而容易导致淬火裂纹的发生。 在实际生产中，对不同的钢材和具体的零件采用双液淬火、分级淬火和等温淬火等，其目的就是为了在马氏体转变区域内缓冷，尽量使零件内外层同时发生组织转变，力求使组织应力达到最小值，以避免裂纹的发生。表1是某工具厂生产的高速钢制弧形键槽铣刀（钢的化学成分相同），由于采用的冷却方式不同则产生裂纹的数量和百分率也不同。 14. 钢材质量与淬火裂纹 钢材中的非金属夹杂物、疏松、缩孔和气孔等缺陷使钢材致密性较差，非金属夹杂物强烈地破坏了钢的连续性，若非金属夹杂物成大块状存在其危害更大，是产生淬火裂纹的起源。另外，缩孔、气孔是应力集中的一些缺口，热处理时容易由此开裂。 钢中存在严重的碳化物偏析时，对钢材质量的影响非常大。这种情况多见于过共析高合金钢中，因该类钢成分的特点是组织中存在较多的二次碳化物和共晶碳化物，这些碳化物未经过压力加工（如锻造等）前呈明显的带状偏析，使钢产生很大的脆性，淬火时产生的内应力如不能为材料的塑性变形所低消和缓解时，便会引起淬火零件的开裂，裂纹多见于碳化物偏析最严重的地方。在高速钢中碳化物堆集处，颗粒较小的碳化物数量较少，奥氏体晶粒容易长大，故在正常温度下也会容易造成局部过热。碳化物级别过高，会使淬火奥氏体合金度不一致，从而造成工件在冷却时马氏体转变不一致性和不同时性，使内应力增加从而会引起淬火裂纹。 锻造与淬火裂纹 工件在锻造时会因各种原因如冶金缺陷，像非金属夹杂、缩孔及气泡等在锻造时均能引起裂纹。另外锻造时工件入炉时温度过高、升温太快、加热温度过高、锻造时变形太大以及变形不均、终锻温度过低及锻造后冷速过快等原因都能引起锻造裂纹，这些裂纹有的深藏在内部，有的暴露在表层。
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