過(guò)碳素工具鋼的特殊淬裂試驗(yàn)確定:在水冷條件下,試樣開裂的形態(tài)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(gè)形成條件至今仍是人們判定弧裂的依據(jù)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(guān),也與其局部幾何結(jié)構(gòu)有關(guān),而且基本上是由后者決定的,我們把這種局部幾何結(jié)構(gòu)稱為弧裂形成的幾何敏感部位。在淬火件上,常見(jiàn)的幾何敏感部位的結(jié)構(gòu)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(guò)程中,顯著降低實(shí)際冷卻速度(珠光體轉(zhuǎn)變區(qū)間內(nèi)),使之不能淬硬并產(chǎn)生淬火軟斑。這為淬火件上形成稱之為表面局部拉應(yīng)力的局部應(yīng)力場(chǎng),創(chuàng)造了組織條件。
弧裂的形成,就是這種表面局部拉應(yīng)力作用的結(jié)果。過(guò)渡型淬火殘余應(yīng)力的皮下最大拉應(yīng)力,不足以致裂而產(chǎn)生皮下或內(nèi)部弧裂。事實(shí)上,弧裂首先在零件局部幾何結(jié)構(gòu)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(nèi)沿弧面擴(kuò)展為弧裂紋,它對(duì)存在于淬火件表面上能引起應(yīng)力集中效應(yīng)因素的作用不敏感。隨局部幾何結(jié)構(gòu)形式的不同,弧裂的形態(tài)會(huì)有很大改變,這使弧裂成為宏觀形態(tài)變異大、分析和預(yù)防都使人感到更困難的一類淬火裂紋。