1、什么是冷处理裂纹?

    原则上冷处理是在淬火后立即进行的。淬火后的零件放在常温下,其残余奥氏体发生稳定化(stabilization) ,残余奥氏体的转变非常缓慢,难以进行马氏体化。但若在淬火后立即进行冷处理，由于淬火产生的应力与残余奥氏体的马氏体化产生的应力相叠加，会发生与淬火裂纹相同的裂纹。

     这种裂纹就是冷处理裂纹(sub- zero crack)。小型零件应力小,所以不易发生冷处理裂纹。大型零件或厚璧零件等可以说必定要发生冷处理裂纹.要防止冷处理裂纹，最好在冷处理前，在100~130C稍微回火一下.使残余奥氏体稳定化一些，在降低由于淬火所发生的应力之后，再进行冷处理。这样虽说能防止冷处理裂纹的发生，但是，稳定化了的残余奥氏体就会原封不动地残存下来，该残余奥氏体大约有5%左右，且处于稳定化状态，起到缓冲的作用，这是个大优点。在冷处理之前,在100个的开水中回火是个关键。有时由于测量淬火硬度,在压痕处也会发生冷处理裂纹,这是测试硬度后遗留的残余应力，此残余应力会成为裂纹发生的诱因。

     从冷处理温度回升到室温，通常的作法是将冷处理后的零件放在空气中、投入水中或热水中。这种方法称为冷处理急热法{up一hill quenching)。 冷处理急热法对消除低温快速冷却所发生的热应力是有用的。冷处理后的零件若在空气中放置,往往会发生裂纹(称为冷处理升温裂纹),利用冷处理急热法可防止这种裂纹。

     冷处理有两种，使用干冰(一78C)的普通冷处理和使用液氮(一196℃ )的超冷处理。其中以超冷处理的效果最好。但是，关键的问题是，不管哪种冷处理都得在冷处理前把零件放入100C的开水中回火，在冷处理后将零件投入水或热水中进行冷处理急热。以防止冷处理了裂纹。

2.为什么会发生冷处理裂纹？

      淬过火的钢内潜伏着很大的淬火应力(热应力和相变应力)，还存在10~30%的残余奥氏体( Ar).将这样的钢进行冷处理，残余奥氏体的马氏体化会产生相变应力。该应力与既存的淬火应力叠加，引起与淬火裂纹相同的裂纹，这就是冷处理裂纹。若零件表面上脱碳( C>0. 4%的特定残碳率的脱碳层)，也将发生网样的冷处理裂纹。此外,从低温回升到室温，在空气中放置时，也常发生冷处理裂纹。有两种原因造成冷处理裂纹:1、是快速冷却所产生的应力,2、残余奥氏体的马氏化。这种裂纹称为冷处理升温裂纹，并可断定是淬火后的钢作进行冷处理时出现的裂纹,

3.何时发生冷处理裂纹

     淬过火的钢件未经其它处理就进行冷处理时，在低温冷却当中或在低温保温时都会产生冷处理裂纹。它与淬火裂纹相同，有时是从低温回升到室温，在一20~一30℃发生开裂。而在低温冷却中的开裂，大部分从听声音能听出来。

4.如何防止冷处理裂纹

     淬火应力因冷处理面增加，从而引起冷处理裂纹，所以要在冷处理前把淬火应力减少。淬火后不要立即进行冷处理，最好是用100℃的开水回火并保温约一小时后再进行冷处理。用100℃的低温回火可消除约25%的淬火应力。但不限于100度开水回火，用200℃左有的温度回火也可以，用200℃的温度回火可消除50%的淬火应力，所以更为有效。有人担心冷处理前的回火会使残余奥氏体稳定化。其实稳定化了的残余奥氏体能起缓冲作用，而有利于性能的提高。

    从低温投入水或热水中的冷处理急热法可消除约50~60%的冷处理应力,有效防止冷处理裂纹。若有脱碳层,则更易发生冷处理裂纹,所以最好把脱碳层除掉后再进行冷处理.当然，先决条件是在淬火加热的时侯不产生脱碳层。此外由于测量淬火硬度遗留下来的压痕处存在残余应力，因此往往以此压痕为起点而发生冷处理裂纹。所以在冷处理前要避免打硬度，如果已打过硬度而留下压痕，则必须在测硬度后于100C的开水回火后再进行冷处理.

文章来源:文章节选自《热处理150问》作者太和久重（日本），仅供读者学习之用。