钢制圆柱形试样工件断口截面分析金相显微镜
钢的热处理应力
钢的铸造应力分为热应力、相变应力和机械阻碍应力三种。钢
的热处理应力主要有热应力与组织应力两种，它们在钢件中存在的
状态和起的作用有所不同。由于加热或冷却不均匀即热胀冷缩在时
间上的不一致所造成的钢件内应力叫做热应力。由于组织转变的不
等时性所造成的内应力叫做组织应力。
此外，还有因工件截面上组织比容不同引起的内应力等等。热
处理后钢件的较终应力状态取决于它们之和，称作热处理残余应力
。
钢的热处理裂纹，就是这些内应力综合作用的结果。同时在热
处理应力的作用下，有时会使钢件的某一部分处于拉应力状态(以
“+”号表示)，而另一部分处于压应力状况(以“一”号表示)，有
时则使钢件内部各部分的应力状态分布得十分复杂。为了讨论方便
，下面分别叙述。
热应力
热应力是热处理过程中，钢件的表面和中心或薄的地方与厚的
地方之问由于加热或冷却速度的不一致(形成温度差)导致体积胀缩
不均匀而产生的内应力。
将形状较简单的钢制圆柱形试样，加热到低于相变点的温度后
，分别在水中和油中冷却，钢件无论在水中还是在油中冷却，其表
面的冷却速度都比中心的冷却速度快得多。
加热或冷却速度愈快，钢件表面与中心的温度差则愈大，热应
力亦愈大
钢件的淬火残余应力有纵向的、切向的和径向的三种。一般说
来，圆柱形工件淬火后，纵向残余应力较大，切向残余应力次之，
径向应力则较小。那么在淬火后工件能否因轴向应力作用而产生横
向裂纹呢?一般情况下小型细长工件产生横向裂纹的情况较少。只
有在大型工件中才会形成横向内裂及横断，对于这一点，可以用轧
材的性能具有方向性来解释。在工厂生产中，许多零件和工具往往
是由轧材制作的，而轧材的纵向与横向具有不同的性能，横向的塑
性、强度远远低于纵向。所以在同样的淬火应力，甚至切向应力略
低于轴向应力时，也能够由于切向应力的作用使工件产生纵向裂纹
。
纵向裂纹一般呈现深而长的特征，裂纹边缘齐整，犹如快刀切
豆腐的痕迹，它在钢件上是沿纵向分布的。
横向裂纹和弧形裂纹
横向裂纹往往是大锻件热处理时常见的断裂形式之一，
横向内裂或断裂，从应力角度分析属于热应力型应力所引起的
，它与后面要讨论的弧形裂纹属于同一类型。大型锻件中的这种缺
陷与大锻件中心部位缺陷较多、强度较低有关。实践证明，在有白
点或氢含量较高的大锻件中发生这种断裂的较多。
另外，有时在横向断裂的工件上看不出明显的破坏起点，就像
刀子切的一样。这往往也是较脆材料在热应力作用下所引起的断裂
