1. 钢件的冶金质量

钢件可用锻件、铸件、冷拉钢材、热轧钢材加工而成，各种毛坯或材料生产过程中均可能产生冶金缺陷，或者将原料的冶金缺陷遗传给下道工序，最后这些缺陷在淬火时可以扩展成淬火裂纹，或导致裂纹的发生。

铸钢件在热加工工艺过程中（钢的冶炼、造型、浇铸、清理等），因工艺不当，在铸件内部或表面可能形成气孔、疏松、砂眼、偏析、裂痕等缺陷，这些缺陷在粗加工后，未得到消除，随后淬火时，缺陷则是裂纹源，极易形成淬火裂纹。

钢件毛坯中相当多的为锻件。锻件毛坯可以由钢锭直接开坯制成，也可由热轧钢锻造而成。最终的冶金缺陷表现为缩孔、偏析、白点、夹杂物、裂纹等。这些缺陷对钢的淬火裂纹有很大的影响。一般说来，缺陷越严重，形成淬火裂纹的倾向性越大。

偏析是在钢锭凝固时，磷、硫、碳和氧等元素在局部地区富化的现象。这种钢锭表层和中心部分产生化学元素数量的差异，称为钢锭偏析。它与结晶偏析不同，前者不能通过热处理来消除。在高合金钢及工具钢中，偏析使各金属间的结合力降低，导致淬火裂纹的发生。碳含量明显增加部分（碳的偏析）在热处理时易产生裂纹。

用有偏析的毛坯制造零件、特别是复杂工件，淬火开裂倾向性较高。这是由于各区域化学成分不同，Ms点也不同，即马氏体转变的不同时性较大，从而造成较大的内应力，以致淬火开裂。

高速钢的碳化物偏析对高速钢刀具的裂纹形成倾向有很大影响。研究表明一旦碳化物偏析达到五级或五级以上时，按正常的温度淬火后，形成裂纹的敏感度激增。这是因为钢中碳和合金元素较高的地区，在一定程度上降低了材料的熔点，即使在正常温度下淬火，也易出现过热或过烧组织，提高了淬火开裂的敏感性。由于轧制钢材中的碳化物偏析，大多数集中在钢材的心部附近，则形成中心区域碳和合金元素富集现象，使钢件的心部Ms点降低，淬火冷却时，心部马氏体转变较慢，从而造成很大的内应力。碳化物偏析严重区域淬火后，保留有较多的残留奥氏体，在回火时，则生成较多的马氏体，从而增加内应力。因为在碳化物偏析严重区域与正常分布区域之间有很大的应力集中，这些都极易产生裂纹。

白点敏感性的钢，在冶炼、浇铸、锻造工艺不当时，在锻件上则易产生白点。白点实际上是细小的裂纹。这种材料在淬火时，白点则可成为淬火裂纹源。在尺寸较大的锻件上如大轴、冷轧辊，淬火之后往往会出现延迟开裂，在裂纹扩展时，有时还会发出惊人的巨响。白点的起因是由于工件心部含氢量过高所致。

非金属夹杂物较多的钢锭，由于热加工工艺不当，在轧制或锻造之后会明显出现带状的夹杂物。这种缺陷将提高淬火内应力分布的不均匀性，从而使工件的淬火裂纹敏感性增加。

经分析，断口上有明显而严重的缺陷，裂源在缺陷处。经能谱仪分析，缺陷为含Si、Mn、Fe等元素的复合夹杂物。自裂源附近取样，金相组织正常。在垂直断口的磨面上于断口处发现大量的沿晶二次裂纹，表现出脆性特征。这与宏观断口是一致的。磨光金相磨面在显微镜下观察，发现断口处及附近晶界有大量夹杂物，断口上的夹杂物深达8mm，这是引起淬火裂纹扩展导致断裂的主要原因。

具有枝晶偏析的钢锭，经轧制和锻造，枝晶干和枝晶间被延伸拉长，形成流线，流线使钢材的性能具有方向性，垂直于流线方向断裂强度较低，淬火的不均匀应力可能使工件沿流线方向产生裂纹。

2. 钢件的化学成分

钢的含碳量和合金元素对钢的淬裂倾向有重要影响。

一般说来，随着马氏体中碳含量的增加，板条马氏体逐渐变为孪晶马氏体，淬火显微裂纹也会增加，从而增大了马氏体的脆性，降低了钢的脆断强度，增大了淬火裂纹倾向。

钢中含碳量增加时，热应力影响减弱，组织应力影响增强。水中淬火时，工件的表面压应力变小，而中间的拉应力极大值向表面靠近。油中淬火时，表面拉应力变大。所有这些都增加了淬火开裂倾向。

合金元素对淬裂的影响是复杂的。合金元素增多时，钢的导热性降低，增大相变的不同时性；同时因合金含量增大，强化了奥氏体，难以通过塑性变形来松弛应力，因而增加热处理内应力，有增加淬裂的倾向。然而合金元素含量增加，提高了钢的淬透性，可以用较缓和的淬火介质淬火，可以减少淬裂倾向。此外有些合金元素如钒、铌、钛等有细化奥氏体晶粒的作用，减少钢的过热倾向，因而减少了淬裂倾向。

3. 原始组织的影响

淬火前钢件的原始状态和原始组织对淬裂的影响很大。大量的生产实践证明，在结构钢中，铸造状态、锻造状态、焊接状态、热轧状态和冷轧状态的工件，由于管理不当，遗漏了预备热处理或未进行正确的预备热处理，常常是造成淬火裂纹的重要原因。这些状态，由于粗大的奥氏体晶粒和严重魏氏组织存在，或者未得到消除，重新淬火时，这些粗大组织将被“遗传"，使得淬火马氏体组织粗大，脆性增大；同时，由于粗大的原始组织引起组织的不均匀性增大，内应力增大，这些都导致了淬火开裂。

在工具钢、轴承钢中，淬火前原始组织中的珠光体的形态、数量和分布，以及碳化物的溶解数量、形态和分布对淬火开裂的倾向有很大的影响。

片状珠光体与球状珠光体相比，在加热温度偏高时易引起奥氏体晶粒长大，容易过热，所以对原始组织为片状珠光体的钢件，必须严格控制淬火加热温度和保温时间。否则，将因钢件过热导致淬火开裂。

具有球状珠光体原始组织的钢件，在淬火加热时，因为球状碳化物比较稳定，在向奥氏体转变过程中，碳化物的溶解较慢，往往残留少量的碳化物，这些残留碳比物阻碍了奥氏体晶粒长大，与片状珠光体相比，淬火可以获得较细的马氏体。另外，球状珠光体的比体积也较片状珠光体的大，所以淬火后球状珠光体比体积变化小。因此原始组织为均匀球状珠光体的钢对减少裂纹来说，是淬火前较理想的组织状态。实践证明，片状珠光体较球状珠光体淬裂倾向性大，在片状珠光体中，片间距越小，淬裂倾向性越大。

在工具钢中碳化物不均匀性对形成裂纹也有一定的影响。退火后网状分布的碳化物是不允许的，这不仅因为钢的淬裂倾向高，而且网状碳化物的存在能降低工具的使用性能。

生产中，常常产生重复淬火开裂现象。这是由于二次淬火前未进行中间正火f或中间退火所致。未经退火而直接二次淬火重新加热时，奥氏体晶粒极易显著长大，引起过热。因为在淬火组织中没有阻碍奥氏体晶粒长大的碳化物存在。进行中间退火可使钢中二次碳化物重新出现，致使重新淬火加热时晶粒的长大受到一定的限制。另外，虽然淬火前的加热能减少前一次淬火时的内应力，但是并不能完全消除。因此也需要退火来完全消除。最后，在多次重复淬火时，钢件表面含碳量越趋降低，从而表层将形成细珠光体或碳含量较低、比体积较小的马氏体，内部形成淬火马氏体。因表层组织的比体积小于内部的淬火组织，亦即由于内层比体积大而膨胀的结果，使表层受到强烈拉应力的作用。这种拉应力是造成裂纹的主要原因。

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