横向裂纹的断口分析表明,断口与工件轴线垂直,断裂的产生不是源于表面,而是在内部。裂纹在内部产生,以放射状向周围扩展。
横向裂纹多在以下情况发生:
1)较大的工件未淬透时,在工件的淬硬区与非淬硬区之间过渡处有一个最大轴向拉应力,从而引起横向裂纹。横向裂纹垂直于轴。而且从内部产生。在应力发生变化时,或钢的断裂强度减低时,裂纹才扩展到表面。
2)在表面淬火时硬化区和非硬化区之间存在着较大切向或轴向拉力,而形成过渡区裂纹,这种裂纹由过渡区向表面扩展而呈表面弧形裂纹。
3)工件有凹槽、棱角、截面突变处时常发生弧形裂纹。
4)淬火工件有软点时,软点周围也存在一个过渡区,该处存在着很大的拉应力,从而引起弧形裂纹。
5)带槽、中心孔或销孔的零件淬火时,这些部位冷却较慢,相应的淬硬层较薄,故在过渡区由于拉应力作用易形成弧形裂纹。
钢件的横向淬火裂纹的形成倾向同以下因素有关:
(1)钢的成分 高碳钢与低碳钢相比,在有相同大小的未硬化心部时,高碳钢件具有更大的轴向拉应力,因而更易引起横向裂纹。
(2)硬化层分布 由于钢的淬透性,工件的截面大小,淬火加热温度等因素,可以影响工件硬化区和非硬化区的比例。非硬化区越小,轴向拉应力的峰值越高,越易发生横向裂纹。
(3)直径 钢件在未全部淬透情况下,随着直径的增大,中心拉应力变大,且轴向应力比切向应力更大,故易于开裂。
(4)冶金质量 对于淬不透的大型工件,若钢件内部有冶金缺陷,如白点、夹杂、疏松、缩孔残余等,则首先从缺陷处产生内部横向裂纹。
(5)形状 空心圆柱体,当内孔小时,内表面冷却不良,产生拉应力,易开裂。如石油打捞公锥,内孔小而性长,曾产生过成批内孔开裂的质量事故。
由于工件形状各式各样,以及热处理工艺因的影响,使内应力和材料的脆断抗力的变化复杂化,因而横向裂纹和纵向裂纹可同时出现在同一个工件上。