某公司新進一批GCr15鋼制零件，進廠檢驗時發現裂紋。隨后對本批零件進行磁粉探傷，發現該批零件全部出現裂紋。

1.研究內容及方法

（1）化學成分分析 對零件表面和內部使用OBLF直讀光譜儀進行化學成分分析，結果如表1所示。

表1 鋼制零件化學成分（質量分數）                  （%）

從零件內部的化學成分可以看出，零件化學成分符合GB/T18254中GCr15要求，從表面與內部的化學成分數據對比可以看出，零件表面存在脫碳現象。

（2）金相組織觀察 對零件進行非金屬夾雜物檢驗，檢驗結果見表2，所含非金屬夾雜物均符合GB/T18254要求。

表2 非金屬夾雜物檢驗結果

 對零件表面進行金相制樣（未腐蝕），使用LEICA DM4000M顯微鏡觀察零件表面，裂紋呈現網狀。

為了更清楚地顯示裂紋形貌，對零件切割進行了橫截面顯微觀察，金相制樣未腐蝕后觀察發現了許多由表面向內擴展延伸的裂紋，是一條從表面向內延伸的裂紋，裂紋長度約為200μm。裂紋附近未見非金屬夾雜物，圖4顯示裂紋呈現出曲折、間斷的相似形貌，而且裂紋體的有些部位出現了分叉現象。說明淬火時較大的內應力(包括組織應力和熱應力)使得材料表面多處發生了開裂。

對橫截面金相樣品腐蝕后，零件為正常部位與裂紋處組織均為正常的GCr15淬回火組織：回火隱針馬氏體+碳化物+殘留奧氏體，未見過熱及過燒的粗大晶粒級粗大的網狀碳化物。裂紋兩側未見明顯脫碳，說明裂紋形成與淬火加熱后。

2.表面網狀裂紋產生的原因分析

零件均為GCr15高碳合金鋼制造的壁薄壁零件,熱油淬火時極易淬透。因馬氏體與奧氏體如表3所示其比容存在差異以及奧氏體、馬氏體與碳化物熱膨脹系數的巨大差異，零件淬火時會產生很大的組織應力和熱應力。

表3 鋼中各種相的比容

零件在淬火過程中表層先冷，中心后冷，存在表心溫差，在冷卻初期表層下降比心部快，表層較大收縮收心部的牽制，表層產生拉應力。由于心部的馬氏體相變落后于表面,且馬氏體比容大于奧氏體，因此零件表面的存在組織壓應力,但是由于表面存在脫碳，淬火過程中降低了心部奧氏體與表面馬氏體的比容差，降低了表面本來應該有的壓應力。表面脫碳層造成淬火后內層馬氏體含碳量高于表面馬氏體含碳量，由表3可以得出內部的馬氏體的比容大于表面馬氏體比容，這樣表面形成的馬氏體與內部的馬氏體體積差大，使表面造成很大的拉應力，當上述總應力超過零件本身強度即導致零件開裂，形成表層的張開型淬火裂紋。

3.結語

（1）該批GCr15鋼制零件出現表面網狀裂紋，應當報廢處理。

（2）零件裂紋形成與淬火后，由淬火后應力造成。