2. Классификация трещин.

Расположение и глубина распространения трещины определяется распределением напряжений в объеме изделия. Хрупкие материалы, к которым относится и закаленная сталь, разрушаются в направлении, перпендикулярном деформациям растяжения.

Первый тип трещин.

Глубокие, раскрывающиеся от поверхности изделий. Они могут быть продольными или изменять направление в зависимости от конфигурации изделия. Наблюдаются в полностью прокаливающихся изделиях.

Второй тип трещин.

Внутренние дугообразные. Отличаются глубиной залегания и располагаются, как правило, внутри углов изделия. Берут начало из сердцевинных слоев и могут распространяться до поверхности. Возникают часто в непрокалившихся цементованных или нитроцементованных изделиях. Поверхностный, закаленный слой по сравнению с сердцевиной имеет больший удельный объем, стремится расшириться, подвергая сердцевину растяжению.

Третий тип трещин.

Поверхностные, глубиной от 0,01 до 1,5-2 мм. Имеют на поверхности произвольное направление, часто образуя сетку. В этом случае, наоборот, поверхностные слои имеют меньший удельный объем, чем сердцевина и подвергаются под ее воздействием растяжению.

Четвертый тип трещин.

Трещины отслаивания и сколов вследствие резкой смены знака напряжений, например, после химико-термической обработки.

Пятый тип трещин.

Микротрещины, неразличимы невооруженным глазом. Могут быть выявлены только с помощью микроскопа или лупы.

У изделий одновременно могут присутствовать несколько типов трещин, например, глубокие и поверхностные. Кроме приведенных основных, существуют и другие типы трещин, но в любом случае на основе изучения их расположения при термической обработке конкретного изделия могут быть определены технологические факторы, их вызывающие. Это является основанием для разработки эффективных мероприятий по предотвращению возникновения значительных внутренних напряжений и трещин в процессе термической обработки и после нее.

3. Трещины как результат хрупкого разрушения стали.

Разрушение различных материалов, в том числе стали, в технике разделяют на хрупкое и вязкое по внешним признакам макроизлома и по наличию макропластической деформации.

Когда после разрушения в зонах металла, прилегающих к излому, не обнаруживается значительной макропластической деформации, разрушение считается хрупким, плоскости разделения металла имеют зернистое строение.

В связи с этим, образование трещин при термической обработке можно рассматривать как хрупкое разрушение. Для разрешения стали под действием внутренних напряжений необходимо, чтобы разность объемов взаимодействующих слоев была велика настолько, чтобы исчерпалась не только упругая, но и пластическая деформация металла.

Так как трещины при термической обработке появляются преимущественно при термоохлаждении, то есть когда температура по сечению выравнивается, наибольшая разность объемов возникает при сочетании зон мартенсита и аустенита (для заэвтектоидной стали эта разность составляет 4%), а также зон со структурами мартенсита и троостита (разность удельных объемов – 1%).