过热
加热温度过高或保温过长，奥氏体晶粒粗大，淬火后得到粗大马氏体，亚共析钢正火后可出现魏氏组织，韧性下降。过热一般可以通过重新正火细化晶粒加以挽救。
淬火裂纹是怎样形成的
淬火时零件表面先冷却，心部后冷却，两者之间存在热应力；同时奥氏体转变为马氏体伴随体积膨胀，先转变和后转变的部位之间又产生组织应力。两种应力叠加，若某处拉应力超过此时已经很硬很脆的马氏体所能承受的强度，就会开裂。碳含量越高、淬透性越高、冷却越激烈、截面变化越剧烈，开裂倾向越大。
淬火裂纹多在冷却后期马氏体大量形成时出现，也可能在淬火后放置待回火期间出现，所以淬火后应尽快回火。裂纹常起始于尖角、孔边、键槽根部、截面突变处、打钢印处和表面原有缺陷处，这些地方冷却快、应力集中。
典型淬火裂纹较平直，走向多沿原奥氏体晶界，尖端尖锐，分枝很少，裂纹两侧没有脱碳，因为裂纹形成时温度已经很低。如果零件随后经过回火，回火时空气进入裂纹，裂纹面会带有回火氧化色。人为把裂纹打开后，可以看到暗色、细晶粒的沿晶断面与新鲜断面之间的清晰分界。
常见热处理缺陷一览
过烧
加热温度接近固相线，晶界发生氧化甚至局部熔化，晶界上可见氧化物或熔化后再凝固的痕迹，材料极脆，无法通过再次热处理恢复，只能报废。
脱碳
加热气氛控制不当，表层碳含量下降，淬火后表面硬度低，疲劳强度明显降低，弹簧、齿轮和轴承零件对此尤其敏感。
硬度不足或不均
加热温度偏低或保温不足导致组织转变不完全，冷却不够快出现非马氏体组织，淬火介质搅拌不足、零件装炉过密或表面附着氧化皮造成局部软点。
回火不足
回火温度偏低或时间不够，组织内应力大、韧性低，零件对冲击、磨削和氢更敏感。
回火脆性
低温回火脆性与在某一温度区间回火时碳化物沿板条或晶界析出有关；高温回火脆性是在一定温度区间保温或缓慢冷却时，杂质元素向原奥氏体晶界偏聚所致，冲击韧性下降，断口呈沿晶特征，后者可通过重新回火并快速冷却恢复。
残余奥氏体过多
高碳或渗碳件淬火后保留较多奥氏体，表面硬度偏低，服役中受力或时效后逐渐转变，引起尺寸变化，新生成的未回火马氏体还可能开裂。
变形与矫直裂纹
冷却不均造成弯曲和翘曲，对高硬度零件进行冷矫直时可能引发裂纹，或留下有害的残余拉应力。
渗碳、渗氮和感应淬火的典型问题
- 渗碳层深度不足或过深：不足时接触疲劳和弯曲疲劳强度下降；过深则心部支撑与表层性能的匹配变差，并增加变形。
- 表面碳浓度过高：形成网状或粗大块状碳化物，残余奥氏体增多，磨削时容易产生裂纹，使用中易发生剥落。
- 表面碳浓度过低：表层硬度不足，耐磨性和接触疲劳强度下降。
- 内氧化与非马氏体层：气体渗碳时表层出现晶界氧化和一薄层非马氏体组织，硬度偏低，对齿根疲劳不利。
- 心部硬度不当：心部过软时硬化层下方塑性变形，导致硬化层压碎剥落；心部过硬则韧性不足。
- 渗氮白亮层过厚或疏松：化合物层脆，使用中容易剥落；尖角处可能形成脉状氮化物，降低韧性。
- 感应淬火硬化区终止位置不当：硬化层恰好在轴肩圆角或截面变化处结束，过渡区存在拉应力，成为疲劳起源；孔边和棱角处还容易过热开裂。
热处理裂纹与其他裂纹的区分
| 判断项目 | 淬火裂纹 | 锻造或原材料裂纹 | 磨削裂纹 | 服役疲劳裂纹 |
|---|---|---|---|---|
| 产生时机 | 淬火冷却中或回火前 | 淬火加热之前已经存在 | 淬火回火后的磨削工序中 | 服役受载过程中 |
| 裂纹两侧 | 无脱碳，可有回火氧化色 | 通常有脱碳和氧化物，裂纹较宽、末端圆钝 | 两侧可见磨削烧伤的回火层或二次淬火层 | 无脱碳，裂纹较洁净 |
| 形态与分布 | 较平直，沿晶为主，起于尖角、孔边和截面突变处 | 沿锻造流线或原材料轧制方向分布 | 浅，呈网状龟裂或垂直于磨削方向的平行细线 | 起于高应力区，单条为主，穿晶扩展 |
| 断口特征 | 打开后为暗色细晶沿晶断面 | 旧裂纹面严重氧化 | 很浅的旧裂纹区，其下为新鲜断面 | 贝纹线、疲劳辉纹，有扩展区和瞬断区 |
| 零件状态 | 可能未经使用就已开裂 | 加工或热处理后的探伤中被发现 | 磨削后的探伤中被发现 | 使用一段时间后出现 |
裂纹两侧有没有脱碳是判断裂纹先于还是后于淬火加热的关键证据：经历过高温加热的裂纹，两侧会脱碳氧化；淬火冷却时或之后形成的裂纹则没有。注意不要把回火时进入裂纹的薄氧化膜误判为高温氧化。
分析步骤
- 调取工艺记录收集材料牌号、热处理工艺卡与炉温曲线、加热温度和保温时间、淬火介质与温度、装炉方式、淬火到回火的间隔、回火温度和次数，以及矫直记录。
- 硬度检测检测表面硬度、心部硬度，对表面硬化件测量硬度梯度并确定有效硬化层深度，在多个位置测量判断是否均匀。
- 金相检验观察马氏体粗细、晶粒度、过热或过烧特征、脱碳层、渗层碳化物、内氧化层和残余奥氏体，对裂纹截面观察走向和两侧组织。
- 断口观察把裂纹打开，区分旧裂纹面与新鲜断面，在扫描电镜下确认沿晶或其他形貌。
- 成分与对比复核化学成分，判断淬透性和碳含量是否合适；与同批合格零件对比，找出差异。
- 专项试验怀疑回火脆性时，可比较原状态与重新回火后快速冷却状态的冲击韧性；需要定量时可用射线衍射测定残余奥氏体含量和残余应力。
预防与改进
- 设计上避免尖角和截面急剧变化，孔、槽边缘倒圆，钢印不要打在高应力区；必要时对孔洞进行填塞或包扎，减缓局部冷却。
- 根据材料淬透性和零件尺寸选择合适的淬火介质，控制介质温度和搅拌，避免冷却过激或不足。
- 淬火后尽快回火，高碳高合金钢可采用多次回火；对残余奥氏体敏感的精密件考虑冷处理后再回火。
- 控制炉内气氛与碳势，定期检查炉温均匀性，防止脱碳、过热和渗层碳浓度异常。
- 避开回火脆性温度区间，必要时高温回火后快速冷却，并控制钢中杂质元素含量。
- 对重要零件在热处理和磨削后进行磁粉或渗透检测，并按批次抽检硬度梯度和金相组织。
北京与杭州的分工
北京团队负责现场调查、振动相关测试和综合分析；需要实验室仪器分析的部分，可由集团杭州实验室承接。具体由哪个实验室完成哪些项目、报告是否带 CMA、CNAS 标志，在方案和报价中写明。
常见问题
淬火后放置一段时间才发现裂纹，还算淬火裂纹吗？
可能算。淬火裂纹既可能在冷却中出现，也可能在淬火后未及时回火的放置期间出现，属于延迟开裂。判断时看裂纹两侧有无脱碳、裂纹面是否有回火氧化色、走向是否沿晶，并结合淬火与回火的间隔记录。
硬度合格就说明热处理没问题吗？
不一定。硬度合格不代表组织合格，过热造成的粗大马氏体、回火脆性、渗层碳化物网和内氧化层，都可能在硬度合格时存在。重要零件还应检查金相组织、硬化层深度和硬度梯度。
过热和过烧有什么区别，零件还能救吗？
过热是晶粒粗大，晶界本身完好，通常可以通过重新正火或退火后再淬火挽救；过烧是晶界已经氧化或局部熔化，属于不可逆损伤，零件只能报废。两者可以通过金相观察晶界状态区分。
渗碳齿轮表面成块剥落，是渗层问题还是材料问题？
两者都有可能。渗层过浅、心部过软会导致硬化层下方屈服而压碎剥落；表面碳化物过多、残余奥氏体过高也会引起剥落；夹杂物则属于材料问题。需要测量硬度梯度、观察剥落起源深度和组织才能判断。
怎样判断裂纹是热处理时就有的还是使用中产生的？
热处理裂纹往往在零件未使用前就能被探伤发现，裂纹面有回火氧化色或高温氧化，断口为沿晶；使用中产生的疲劳裂纹起于高应力区，断口有贝纹线和辉纹。打开裂纹观察裂纹面颜色和形貌是最直接的方法。