在大型鍛件的熱處理中，尤其是在粹火過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)碰到斷裂問(wèn)題，斷裂形式有橫裂、縱裂、脫肩、置裂、剝落、龜裂等。而其斷裂原因是極其復(fù)雜的，往往是多種因素作用的結(jié)果，但從總的方面來(lái)考慮不外是兩方面的因素：一是內(nèi)應(yīng)力(拉應(yīng)力)超過(guò)材料的實(shí)際破斷強(qiáng)度，二是雖然內(nèi)應(yīng)力并不過(guò)高，但由于材料本身的缺陷造成材料強(qiáng)度下降。以下就從這兩方面來(lái)分析一下大鍛件裂紋產(chǎn)生的情況。
        (一)橫裂
        形成橫向裂紋時(shí)內(nèi)應(yīng)力分布的特征是：表面受壓應(yīng)力，離表面一定的距離應(yīng)力發(fā)生劇變，由壓應(yīng)力變?yōu)楹艽蟮睦瓚?yīng)力。裂紋產(chǎn)生在拉應(yīng)力峰值區(qū)域內(nèi)，然后當(dāng)內(nèi)應(yīng)力重新分布或鋼的脆性進(jìn)一步增加時(shí)才蔓延到工件表面。橫向裂紋的特點(diǎn)是垂直于軸的方向，這類(lèi)裂紋往往發(fā)生在未淬透的工件中，因?yàn)榇阌才c未淬硬的過(guò)渡區(qū)有一個(gè)大的應(yīng)力峰值，而且軸向應(yīng)力大于切向應(yīng)力。
        大型鍛件因不可能全部淬透，而且往往存在較嚴(yán)重的冶金缺陷(如氣泡、夾雜、銀造裂紋、偏析、白點(diǎn)等)，在熱處理寵力作用下，以這些缺陷為裂紋的起點(diǎn)，緩慢擴(kuò)張直到最后突然斷裂。另外在軋棍的橫斷實(shí)例中，往往在斷裂面上不能看出明顯的斷裂起點(diǎn)，這像刀切的一樣，這是較脆的材料在熱應(yīng)力作用下引起斷裂的特征。
         對(duì)軸類(lèi)鍛件來(lái)說(shuō)，打中心孔并對(duì)表面和中心一起冷卻，可使拉應(yīng)力的峰值移向中間層，數(shù)值也可大大降低，所以這是防止橫斷的有效方法之一。然而打中心孔時(shí)往往會(huì)使冶金缺陷暴露到中心孔表面，亦有其不利之處。

  
        (二)縱裂
        裂紋產(chǎn)生于工件表面附近最大拉應(yīng)力處并裂向心部有較大深度的裂痕，裂紋的走向一般平行于軸向，但是工件存在應(yīng)力集中部位或內(nèi)部組織缺陷等，裂紋也可能改變走向，在完全淬透的工件中容易產(chǎn)生縱向裂紋，這與淬透工件的表層存在較大的切向拉應(yīng)力有關(guān)，并且隨碳含量的提高，形成縱向裂紋的傾向增大。低碳鋼因馬氏體比容小，而且熱應(yīng)力作用強(qiáng)，表面存在很大的殘余壓應(yīng)力是不易淬裂的。隨著碳含量的提高，表面壓應(yīng)力減少(組織應(yīng)力作用增強(qiáng))，拉應(yīng)力峰值移向表面，碳含量高的馬氏體其破斷抗力降低，因此高碳鋼在過(guò)熱的情況下淬裂的傾向增大。
        工件尺寸直接影響淬火后殘余應(yīng)力大小和分布，直徑小的工件因表層與心部的溫差小，淬火時(shí)應(yīng)力也小，故不易淬裂。在淬透的情況下，隨著直徑增大，一方面悴火后的殘余應(yīng)力值增加，另一方面卻由于拉應(yīng)力峰值逐步遠(yuǎn)離表面，則有利于阻止表面裂紋的產(chǎn)生。由此看來(lái)，對(duì)工件淬透的情況下有一個(gè)淬裂的敏感尺寸，接近此尺寸的工件有淬裂的危險(xiǎn)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，碳素鋼淬火時(shí)的危險(xiǎn)尺寸約為8～15mm，低合金鋼油淬的危險(xiǎn)尺寸約為25～40mm。

 
        (三)置裂
        零件在熱處理終了后，在長(zhǎng)時(shí)間放置中發(fā)生自然破斷的現(xiàn)象稱(chēng)為置裂。產(chǎn)生置裂的主要原因是內(nèi)應(yīng)力與氫氣的聯(lián)合作用和殘余奧氏體的分解。
        目前在考慮氫和應(yīng)力的聯(lián)合作用時(shí)，認(rèn)為氫原子在應(yīng)力的作用下，將向缺陷尖端處有應(yīng)力集中的三向拉應(yīng)力處聚集，沉淀在位錯(cuò)線上，對(duì)位錯(cuò)起釘扎作用，使它不能自由運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致材料產(chǎn)生局部硬化。隨后在外力或內(nèi)應(yīng)力的繼續(xù)作用下，在局部硬化區(qū)產(chǎn)生裂紋并逐漸發(fā)展長(zhǎng)大。當(dāng)裂紋長(zhǎng)大到貧氫區(qū)后，位錯(cuò)線的運(yùn)動(dòng)恢復(fù)自由，基體可以通過(guò)塑性變形使應(yīng)力松弛，裂紋長(zhǎng)大停止。以后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，氫原子在應(yīng)力的作用下重新在裂紋前沿集結(jié)，材料又產(chǎn)生局部硬化，裂紋又繼續(xù)長(zhǎng)大。這一過(guò)程不斷重復(fù)，裂紋一段一段擴(kuò)大，最后導(dǎo)致突然斷裂，由此可見(jiàn)，這種脆斷過(guò)程是為氫原子在應(yīng)力作用下的擴(kuò)散所控制。
        當(dāng)熱處理后工件中含有較多的殘余奧氏體時(shí)，由于殘余奧氏體分解，發(fā)生體積膨脹和氫的溶解度突然下降，引起了內(nèi)應(yīng)力增加和氫脆作用加劇，亦將導(dǎo)致置裂。
        防止置裂的方法主要是減小鋼中的內(nèi)應(yīng)力和氫氣含量，使之不至于引起破斷。