過碳素工具鋼的特殊淬裂試驗確定:在水冷條件下,試樣開裂的形態或類型由尺寸決定,而且,只在試樣淬不透的情況下才可以形成弧裂。這個形成條件至今仍是人們判定弧裂的依據之一。
在快速冷卻條件下,弧裂的形成既與試件的幾何尺寸有關,也與其局部幾何結構有關,而且基本上是由后者決定的,我們把這種局部幾何結構稱為弧裂形成的幾何敏感部位。在淬火件上,常見的幾何敏感部位的結構形式有孔洞、凹陷面、軸肩(階梯軸類)、凸緣和輪齒等。它的功能,是在零件淬火冷卻過程中,顯著降低實際冷卻速度(珠光體轉變區間內),使之不能淬硬并產生淬火軟斑。這為淬火件上形成稱之為表面局部拉應力的局部應力場,創造了組織條件。
弧裂的形成,就是這種表面局部拉應力作用的結果。過渡型淬火殘余應力的皮下最大拉應力,不足以致裂而產生皮下或內部弧裂。事實上,弧裂首先在零件局部幾何結構的表面上形成,并一直在靠近屈氏體軟斑(帶)的馬氏體組織內沿弧面擴展為弧裂紋,它對存在于淬火件表面上能引起應力集中效應因素的作用不敏感。隨局部幾何結構形式的不同,弧裂的形態會有很大改變,這使弧裂成為宏觀形態變異大、分析和預防都使人感到更困難的一類淬火裂紋。