מקיף ומפורט! ידע מלא בכיור פלדה!

ההגדרה והמטרה של כיבוי
הפלדה מחוממת לטמפרטורה מעל לנקודה הקריטית Ac3 (פלדה היפו-אוטקטואידית) או Ac1 (פלדה היפר-אוטקטואידית), נשמרת למשך זמן מה כדי להפוך אותה לאוסטניטית לחלוטין או חלקית, ולאחר מכן מקוררת במהירות גבוהה ממהירות הקירור הקריטית. תהליך טיפול החום שהופך אוסטניט מקורר-על למרטנזיט או בייניט תחתון נקרא קירור.

מטרת הריפוי היא להפוך את האוסטניט המקורר-על למרטנזיט או בייניט כדי לקבל מבנה של מרטנזיט או בייניט נמוך, אשר לאחר מכן משולב עם הרפיה בטמפרטורות שונות כדי לשפר משמעותית את החוזק, הקשיות והעמידות של הפלדה. יכולת הבלאי, חוזק העייפות והקשיחות וכו', כדי לעמוד בדרישות השימוש השונות של חלקים וכלים מכניים שונים. ניתן להשתמש בריפוי גם כדי לעמוד בתכונות הפיזיקליות והכימיות המיוחדות של פלדות מיוחדות מסוימות כגון פרומגנטיות ועמידות בפני קורוזיה.

כאשר חלקי פלדה מקוררים בתווך מרווה עם שינויים במצבם הפיזי, תהליך הקירור מחולק בדרך כלל לשלושה שלבים: שלב סרט אדים, שלב רתיחה ושלב הסעה.

התקשות של פלדה
יכולת הקשייה והקשיות הן שני אינדיקטורים לביצועים המאפיינים את יכולתה של פלדה לעבור קירוי. הן גם בסיס חשוב לבחירת חומרים ושימוש בהם.

1. מושגי הקשיות והקשיות

יכולת הקשייה היא יכולתה של פלדה להגיע לקשיות הגבוהה ביותר שניתן להשיג בעת קירור והקשייה בתנאים אידיאליים. הגורם העיקרי הקובע את יכולת הקשייה של פלדה הוא תכולת הפחמן של הפלדה. ליתר דיוק, מדובר בתכולת הפחמן המומסת באוסטניט במהלך הקירור והחימום. ככל שתכולת הפחמן גבוהה יותר, כך יכולת הקשייה של הפלדה גבוהה יותר. ליסודות הסגסוגת בפלדה יש ​​השפעה מועטה על יכולת הקשייה, אך יש להם השפעה משמעותית על יכולת הקשייה של הפלדה.

יכולת הקשייה מתייחסת למאפיינים הקובעים את עומק ההתקשות ואת פיזור הקשיות של פלדה בתנאים מוגדרים. כלומר, היכולת להשיג את עומק השכבה הקשה כאשר הפלדה עוברת קירור. זוהי תכונה אינהרנטית של פלדה. יכולת הקשייה משקפת למעשה את הקלות שבה אוסטניט הופך למרטנזיט כאשר הפלדה עוברת קירור. זה קשור בעיקר ליציבות האוסטניט המקורר-על של הפלדה, או לקצב הקירור הקריטי של הפלדה בעת קירור.

כמו כן, יש לציין כי יש להבחין בין יכולת ההתקשות של פלדה לעומק ההתקשות האפקטיבי של חלקי פלדה בתנאי קירור ספציפיים. יכולת ההתקשות של פלדה היא תכונה אינהרנטית של הפלדה עצמה. היא תלויה רק ​​בגורמים פנימיים שלה ואין לה שום קשר לגורמים חיצוניים. עומק ההתקשות האפקטיבי של פלדה לא תלוי רק בהתקשות הפלדה, אלא גם בחומר בו נעשה שימוש. זה קשור לגורמים חיצוניים כמו מדיום הקירור וגודל חומר העבודה. לדוגמה, תחת אותם תנאי אוסטניטיזציה, יכולת ההתקשות של אותה פלדה זהה, אך עומק ההתקשות האפקטיבי של קירור במים גדול מזה של קירור בשמן, וחלקים קטנים קטנים יותר מקירור בשמן. עומק ההתקשות האפקטיבי של חלקים גדולים גדול. לא ניתן לומר שקירור במים בעל יכולת התקשות גבוהה יותר מקירור בשמן. לא ניתן לומר שחלקים קטנים בעלי יכולת התקשות גבוהה יותר מחלקים גדולים. ניתן לראות שכדי להעריך את יכולת ההתקשות של פלדה, יש לבטל את השפעתם של גורמים חיצוניים כמו צורת חומר העבודה, גודלו, מדיום הקירור וכו'.

בנוסף, מכיוון שיכולת הקשייה ויכולת הקשייה הן שני מושגים שונים, פלדה בעלת קשיות גבוהה לאחר כיווץ אינה בהכרח בעלת יכולת הקשייה גבוהה; ופלדה בעלת קשיות נמוכה עשויה גם היא להיות בעלת יכולת הקשייה גבוהה.

2. גורמים המשפיעים על יכולת ההתקשות

יכולת ההתקשות של פלדה תלויה ביציבות האוסטניט. כל גורם שיכול לשפר את יציבותו של אוסטניט מקורר-על, להזיז את עקומת C ימינה, ובכך להפחית את קצב הקירור הקריטי, יכול לשפר את יכולת ההתקשות של פלדה גבוהה. יציבותו של האוסטניט תלויה בעיקר בהרכב הכימי שלו, בגודל הגרעינים ובאחידות ההרכב, הקשורים להרכב הכימי של הפלדה ולתנאי החימום.

3. שיטת מדידה של התקשות

ישנן שיטות רבות למדידת יכולת הקשייה של פלדה, הנפוצות ביותר הן שיטת מדידת הקוטר הקריטי ושיטת בדיקת יכולת הקשייה בקצה.

(1) שיטת מדידת קוטר קריטי

לאחר שהפלדה עוברת קירור בתווך מסוים, הקוטר המקסימלי שבו הליבה מכילה כולה מרטנזיט או 50% מרטנזיט נקרא קוטר קריטי, המיוצג על ידי Dc. שיטת המדידה של הקוטר הקריטי היא ליצור סדרה של מוטות עגולים בקטרים ​​שונים, ולאחר הקירור, למדוד את עקומת הקשיות U המחולקת לאורך הקוטר על כל מקטע דגימה, ולמצוא את המוט עם מבנה חצי-מרטנזיט במרכז. קוטר המוט העגול הוא הקוטר הקריטי. ככל שהקוטר הקריטי גדול יותר, כך יכולת ההתקשות של הפלדה גבוהה יותר.

(2) שיטת בדיקת כיבוי סופי

שיטת בדיקת התקשות הקצה משתמשת בדגימה מרופדת בקצה בגודל סטנדרטי (25 מ"מ × 100 מ"מ). לאחר האוסטניטיזציה, מים מרוססים על קצה אחד של הדגימה באמצעות ציוד מיוחד כדי לקרר אותה. לאחר הקירור, הקשיות נמדדת לאורך כיוון הציר - מהקצה המקורר במים. שיטת בדיקה לעקומת יחסי מרחק. שיטת בדיקת התקשות הקצה היא אחת השיטות לקביעת יכולת התקשות של פלדה. יתרונותיה הם תפעול פשוט וטווח יישומים רחב.

4. מרווה מתח, עיוות וסדקים

(1) מאמץ פנימי של חומר העבודה במהלך החימום

כאשר חומר העבודה מקורר במהירות במדיום החימום, מכיוון שלחומר העבודה יש ​​גודל מסוים וגם מקדם המוליכות התרמית שלו הוא ערך מסוים, יתרחש גרדיאנט טמפרטורה מסוים לאורך החלק הפנימי של חומר העבודה במהלך תהליך הקירור. טמפרטורת פני השטח נמוכה, טמפרטורת הליבה גבוהה, וטמפרטורות פני השטח והליבה גבוהות. קיים הפרש טמפרטורה. במהלך תהליך הקירור של חומר העבודה, ישנן גם שתי תופעות פיזיקליות: האחת היא התפשטות תרמית, ככל שהטמפרטורה יורדת, אורך הקו של חומר העבודה יתכווץ; השנייה היא הפיכת אוסטניט למרטנזיט כאשר הטמפרטורה יורדת לנקודת הטרנספורמציה של מרטנזיט, מה שיגדיל את הנפח הסגולי. עקב הפרש הטמפרטורה במהלך תהליך הקירור, כמות ההתפשטות התרמית תהיה שונה בחלקים שונים לאורך חתך הרוחב של חומר העבודה, ויווצר מאמץ פנימי בחלקים שונים של חומר העבודה. עקב קיומם של הפרשי טמפרטורה בתוך חומר העבודה, ייתכנו גם חלקים שבהם הטמפרטורה יורדת מהר יותר מהנקודה שבה מתרחש מרטנזיט. במהלך הטרנספורמציה, הנפח מתרחב, והחלקים עם הטמפרטורה הגבוהה עדיין גבוהים מהנקודה ועדיין נמצאים במצב אוסטניט. חלקים שונים אלה ייצרו גם הם מאמץ פנימי עקב הבדלים בשינויי נפח ספציפיים. לכן, שני סוגים של מאמץ פנימי עשויים להיווצר במהלך תהליך הכיבוי והקירור: האחד הוא מאמץ תרמי; השני הוא מאמץ רקמות.

לפי מאפייני הזמן והקיום של המאמץ הפנימי, ניתן לחלק אותו גם למאמץ רגעי ומאמץ שיורי. המאמץ הפנימי שנוצר על ידי חומר העבודה ברגע מסוים במהלך תהליך הקירור נקרא מאמץ רגעי; לאחר קירור חומר העבודה, המאמץ שנותר בתוך חומר העבודה נקרא מאמץ שיורי.

מאמץ תרמי מתייחס למאמץ הנגרם כתוצאה מהתפשטות תרמית לא עקבית (או התכווצות קרה) עקב הפרשי טמפרטורה בחלקים שונים של חומר העבודה כאשר הוא מחומם (או מקורר).

כעת, קחו גליל מוצק כדוגמה כדי להמחיש את היווצרות ושינוי חוקי המאמץ הפנימי במהלך תהליך הקירור שלו. כאן נדון רק במאמץ הצירי. בתחילת הקירור, מכיוון שהמשטח מתקרר במהירות, הטמפרטורה נמוכה ומתכווץ מאוד, בעוד שהליבה מתקררת, הטמפרטורה גבוהה וההתכווצות קטנה. כתוצאה מכך, המשטח והפנים מרוסן זה בזה, וכתוצאה מכך נוצר מאמץ מתיחה על המשטח, בעוד שהליבה נמצאת תחת לחץ. ככל שהקירור מתקדם, הפרש הטמפרטורות בין הפנים לחוץ עולה, וגם המאמץ הפנימי עולה בהתאם. כאשר המאמץ עולה כדי לחרוג מחוזק הכניעה בטמפרטורה זו, מתרחשת דפורמציה פלסטית. מכיוון שעובי הלב גבוה יותר מזה של המשטח, הלב תמיד מתכווץ קודם כל צירית. כתוצאה מהדפורמציה הפלסטית, המאמץ הפנימי כבר לא עולה. לאחר קירור לפרק זמן מסוים, הירידה בטמפרטורת המשטח תאט בהדרגה, וגם ההתכווצות שלו תפחת בהדרגה. בשלב זה, הליבה עדיין מתכווצת, כך שמאמץ המתיחה על המשטח ומאמץ הדחיסה על הליבה יפחתו בהדרגה עד שהם ייעלמו. עם זאת, ככל שהקירור נמשך, לחות פני השטח יורדת ויורדת, וכמות ההתכווצות פוחתת ויורדת, או אפילו מפסיקה להתכווץ. מכיוון שהטמפרטורה בליבה עדיין גבוהה, היא תמשיך להתכווץ, ולבסוף ייווצר מאמץ דחיסה על פני חומר העבודה, בעוד שהליבה תהיה בעלת מאמץ מתיחה. עם זאת, מכיוון שהטמפרטורה נמוכה, דפורמציה פלסטית אינה קלה להתרחש, ולכן מאמץ זה יגדל ככל שהקירור מתקדם. הוא ממשיך לעלות ולבסוף נשאר בתוך חומר העבודה כמאמץ שיורי.

ניתן לראות כי המאמץ התרמי במהלך תהליך הקירור גורם בתחילה למתיחה של שכבת פני השטח ולדחיסה של הליבה, והמאמץ השיורי הנותר הוא שכבת פני השטח שיש לדחוס ולמתיחה של הליבה.

לסיכום, המאמץ התרמי שנוצר במהלך קירור מרווה נגרם מהפרש הטמפרטורות בחתך הרוחב במהלך תהליך הקירור. ככל שקצב הקירור גדול יותר והפרש הטמפרטורות בחתך הרוחב גדול יותר, כך המאמץ התרמי שנוצר גדול יותר. באותם תנאי מדיום קירור, ככל שטמפרטורת החימום של חומר העבודה גבוהה יותר, גודלו גדול יותר, המוליכות התרמית של הפלדה קטנה יותר, הפרש הטמפרטורות בתוך חומר העבודה גדול יותר, והמאמץ התרמי גדול יותר. אם חומר העבודה מקורר בצורה לא אחידה בטמפרטורה גבוהה, הוא יעוות ויעוות. אם מאמץ המתיחה המיידי שנוצר במהלך תהליך הקירור של חומר העבודה גדול מחוזק המתיחה של החומר, יתרחשו סדקי מרווה.

מאמץ טרנספורמציה פאזית מתייחס למאמץ הנגרם כתוצאה מתזמון שונה של טרנספורמציה פאזית בחלקים שונים של חומר העבודה במהלך תהליך טיפול בחום, המכונה גם מאמץ רקמות.

במהלך כיבוי וקירור מהיר, כאשר שכבת פני השטח מקוררת לנקודת Ms, מתרחשת טרנספורמציה מרטנזיטית וגורמת להתפשטות נפח. עם זאת, עקב חסימה של הליבה שטרם עברה טרנספורמציה, שכבת פני השטח יוצרת מאמץ דחיסה, בעוד שהליבה נמצאת במאמץ מתיחה. כאשר המאמץ גדול מספיק, הוא יגרום לעיוות. כאשר הליבה מקוררת לנקודת Ms, היא גם תעבור טרנספורמציה מרטנזיטית ותתרחב בנפח. עם זאת, עקב אילוצי שכבת פני השטח שעברה טרנספורמציה עם פלסטיות נמוכה וחוזק גבוה, המאמץ השיורי הסופי שלה יהיה בצורת מתח פנים, והליבה תהיה תחת לחץ. ניתן לראות כי השינוי והמצב הסופי של מאמץ טרנספורמציה פאזה הפוכים לחלוטין למאמץ התרמי. יתר על כן, מכיוון שמאמץ שינוי פאזה מתרחש בטמפרטורות נמוכות עם פלסטיות נמוכה, דפורמציה קשה בשלב זה, ולכן מאמץ שינוי פאזה נוטה יותר לגרום לסדיקה של חומר העבודה.

ישנם גורמים רבים המשפיעים על גודל מאמץ טרנספורמציה פאזית. ככל שקצב הקירור של הפלדה מהיר יותר בטווח טמפרטורות טרנספורמציה של מרטנזיט, ככל שגודל חתיכת הפלדה גדול יותר, כך המוליכות התרמית של הפלדה גרועה יותר, ככל שהנפח הסגולי של מרטנזיט גדול יותר, כך מאמץ טרנספורמציה פאזית גדול יותר. ככל שהוא גדול יותר. בנוסף, מאמץ טרנספורמציה פאזית קשור גם להרכב הפלדה וליכולת ההתקשות של הפלדה. לדוגמה, פלדת סגסוגת גבוהה עתירת פחמן מגדילה את הנפח הסגולי של מרטנזיט עקב תכולת הפחמן הגבוהה שלה, מה שאמור להגביר את מאמץ טרנספורמציה פאזית של הפלדה. עם זאת, ככל שתכולת הפחמן עולה, נקודת Ms יורדת, ויש כמות גדולה של אוסטניט שנשארת לאחר החימום. התפשטות הנפח שלו פוחתת והמאמץ השיורי נמוך.

(2) עיוות של חומר העבודה במהלך החימום

במהלך כיבוי, ישנם שני סוגים עיקריים של עיוות בחומר העבודה: האחד הוא שינוי בצורה הגיאומטרית של חומר העבודה, המתבטא בשינויים בגודל ובצורה, המכונים לעתים קרובות עיוות עיוות, הנגרם על ידי מאמץ כיבוי; השני הוא עיוות נפח, המתבטא כהתרחבות או התכווצות פרופורציונלית של נפח חומר העבודה, הנגרמת על ידי שינוי בנפח הסגולי במהלך שינוי פאזה.

עיוות עיוות כולל גם עיוות צורה ועיוות פיתול. עיוות פיתול נגרם בעיקר ממיקום לא נכון של חומר העבודה בתנור במהלך החימום, או חוסר טיפול בעיצוב לאחר תיקון עיוות לפני כיבוי, או קירור לא אחיד של חלקים שונים של חומר העבודה כאשר חומר העבודה מקורר. ניתן לנתח ולפתור עיוות זה עבור מצבים ספציפיים. להלן דן בעיקר בעיוות נפח ועיוות צורה.

1) גורמים לעיוות מרווה וכלליה המשתנים

עיוות נפח הנגרם כתוצאה משינוי מבני. המצב המבני של חומר העבודה לפני הכיבוי הוא בדרך כלל פרליט, כלומר, מבנה מעורב של פריט וצמנטיט, ולאחר הכיבוי הוא מבנה מרטנזיטי. הנפחים הספציפיים השונים של רקמות אלו יגרמו לשינויים בנפח לפני ואחרי הכיבוי, וכתוצאה מכך לעיוות. עם זאת, עיוות זה גורם רק לחומר להתרחב ולהתכווץ באופן פרופורציונלי, ולכן אינו משנה את צורת חומר העבודה.

בנוסף, ככל שיש יותר מרטנזיט במבנה לאחר טיפול בחום, או ככל שתכולת הפחמן במרטנזיט גבוהה יותר, כך התפשטות הנפח שלו גדולה יותר, וככל שכמות האוסטניט השמורה גדולה יותר, כך התפשטות הנפח קטנה יותר. לכן, ניתן לשלוט בשינוי הנפח על ידי שליטה בתכולה היחסית של מרטנזיט ומרטנזיט שיורי במהלך טיפול בחום. אם נשלטים כראוי, הנפח לא יתרחב ולא יתכווץ.

עיוות צורה הנגרם ממאמץ תרמי עיוות הנגרם ממאמץ תרמי מתרחש באזורים עם טמפרטורה גבוהה, בהם חוזק הכניעה של חלקי הפלדה נמוך, הפלסטיות גבוהה, פני השטח מתקררים במהירות, והפרש הטמפרטורות בין החלק הפנימי והחוץ של חומר העבודה הוא הגדול ביותר. בשלב זה, המאמץ התרמי המיידי הוא מאמץ מתיחה פני השטח ומאמץ דחיסה של הליבה. מכיוון שטמפרטורת הליבה גבוהה בשלב זה, חוזק הכניעה נמוך בהרבה מזה של פני השטח, ולכן הוא מתבטא כדפורמציה תחת פעולת מאמץ דחיסה רב-כיווני, כלומר, הקובייה כדורית בכיוון. מגוון. התוצאה היא שהגדולה יותר מתכווצת, בעוד שהקטנה יותר מתרחבת. לדוגמה, גליל ארוך מתקצר בכיוון האורך ומתרחב בכיוון הקוטר.

עיוות צורה הנגרם ממאמץ רקמה עיוות הנגרם ממאמץ רקמה מתרחש גם ברגע המוקדם שבו מאמץ הרקמה הוא מקסימלי. בשלב זה, הפרש הטמפרטורות בחתך הרוחב גדול, טמפרטורת הליבה גבוהה יותר, היא עדיין במצב אוסטניט, הפלסטיות טובה וחוזק הכניעה נמוך. מאמץ הרקמה המיידי הוא מאמץ דחיסה על פני השטח ומאמץ מתיחה של הליבה. לכן, העיוות מתבטא כהארכה של הליבה תחת פעולת מאמץ מתיחה רב כיווני. התוצאה היא שתחת פעולת מאמץ הרקמה, הצד הגדול יותר של חומר העבודה מתארך, בעוד שהצד הקטן יותר מתקצר. לדוגמה, העיוות הנגרם ממאמץ רקמה בגליל ארוך הוא התארכות באורך והקטנת הקוטר.

טבלה 5.3 מציגה את כללי דפורמציה של כיבוי של חלקי פלדה אופייניים שונים.

2) גורמים המשפיעים על עיוות מרווה

הגורמים המשפיעים על עיוות הכיבוי הם בעיקר ההרכב הכימי של הפלדה, המבנה המקורי, הגיאומטריה של החלקים ותהליך הטיפול בחום.

3) כיבוי סדקים

סדקים בחלקים מתרחשים בעיקר בשלב המאוחר של הקירור והקירור, כלומר, לאחר שהטרנספורמציה המרטנזיטית הושלמה למעשה או לאחר קירור מלא, מתרחשת כשל שביר מכיוון שמאמץ המתיחה בחלקים עולה על חוזק השבר של הפלדה. סדקים בדרך כלל ניצבים לכיוון עיוות המתיחה המרבי, ולכן צורות שונות של סדקים בחלקים תלויות בעיקר במצב פיזור המאמץ.

סוגים נפוצים של סדקי כיבוי: סדקים אורכיים (ציריים) נוצרים בעיקר כאשר מאמץ המתיחה המשיקי עולה על חוזק השבירה של החומר; סדקים רוחביים נוצרים כאשר מאמץ המתיחה הצירי הגדול הנוצר על המשטח הפנימי של החלק עולה על חוזק השבירה של החומר. סדקים; סדקי רשת נוצרים תחת פעולת מאמץ מתיחה דו-ממדי על המשטח; סדקי קילוף מתרחשים בשכבה דקה וקשה מאוד, אשר עלולה להתרחש כאשר המאמץ משתנה בחדות ומאמץ מתיחה מוגזם פועל בכיוון הרדיאלי. סוג הסדק.

סדקים אורכיים נקראים גם סדקים ציריים. סדקים מתרחשים במאמץ מתיחה מקסימלי ליד פני השטח של החלק, ויש להם עומק מסוים לכיוון המרכז. כיוון הסדקים בדרך כלל מקביל לציר, אך הכיוון עשוי להשתנות גם כאשר יש ריכוז מאמץ בחלק או כאשר ישנם פגמים מבניים פנימיים.

לאחר שהחומר עובד כבוש לחלוטין, סביר להניח שייווצרו סדקים אורכיים. זה קשור למאמץ מתיחה משיקי גדול על פני השטח של חומר העבודה המבושל. ככל שתכולת הפחמן של הפלדה עולה, הנטייה ליצירת סדקים אורכיים גוברת. לפלדת פחמן דלת נפח מרטנזיט סגולי קטן ומאמץ תרמי חזק. קיים מאמץ דחיסה שיורי גדול על פני השטח, ולכן קשה לבוש אותו. ככל שתכולת הפחמן עולה, מאמץ הדחיסה על פני השטח פוחת והמאמץ המבני עולה. במקביל, מאמץ המתיחה השיא נע לכיוון שכבת פני השטח. לכן, פלדת פחמן גבוהה נוטה לסדקים אורכיים כבושים כאשר היא מתחממת יתר על המידה.

גודל החלקים משפיע ישירות על גודל ופיזור המאמץ השיורי, וגם הנטייה שלהם לסדיקה עקב כיבוי שונה. סדקים אורכיים נוצרים בקלות גם על ידי כיבוי בטווח גודל החתך המסוכן. בנוסף, חסימה של חומרי גלם מפלדה גורמת לעיתים קרובות לסדקים אורכיים. מכיוון שרוב חלקי הפלדה מיוצרים על ידי גלגול, תכלילים שאינם זהב, קרבידים וכו' בפלדה מפוזרים לאורך כיוון העיוות, מה שגורם לפלדה להיות אניזוטרופית. לדוגמה, אם לפלדת הכלים יש מבנה דמוי פס, חוזק השבר הרוחבי שלה לאחר כיבוי קטן ב-30% עד 50% מחוזק השבר האורכי. אם ישנם גורמים כמו תכלילים שאינם זהב בפלדה הגורמים לריכוז מאמץ, גם אם המאמץ המשיקי גדול מהמאמץ הצירי, סדקים אורכיים נוצרים בקלות בתנאי מאמץ נמוכים. מסיבה זו, שליטה קפדנית ברמת התכלילים הלא מתכתיים והסוכר בפלדה היא גורם חשוב במניעת סדקי כיבוי.

מאפייני פיזור המאמץ הפנימי של סדקים רוחביים וסדקי קשת הם: פני השטח נתונים למאמץ דחיסה. לאחר יציאה מהמשטח למרחק מסוים, מאמץ הדחיסה משתנה למאמץ מתיחה גדול. הסדק מתרחש באזור מאמץ המתיחה, ולאחר מכן כאשר המאמץ הפנימי מתפשט אל פני השטח של החלק רק אם הוא מתפזר מחדש או ששבריריות הפלדה עולה עוד יותר.

סדקים רוחביים מתרחשים לעיתים קרובות בחלקי ציר גדולים, כגון גלילים, רוטורים של טורבינה או חלקי ציר אחרים. מאפייני הסדקים הם שהם ניצבים לכיוון הציר ונשברים מבפנים החוצה. הם נוצרים לעיתים קרובות לפני התקשות ונגרמים על ידי מאמץ תרמי. לפרטי חישול גדולים יש לעיתים קרובות פגמים מטלורגיים כגון נקבוביות, תכלילים, סדקי חישול וכתמים לבנים. פגמים אלה משמשים כנקודת מוצא לשבר ושבירה תחת פעולת מאמץ מתיחה צירי. סדקי קשת נגרמים על ידי מאמץ תרמי ובדרך כלל מפוזרים בצורת קשת בחלקים שבהם צורת החלק משתנה. זה מתרחש בעיקר בתוך חומר העבודה או ליד קצוות חדים, חריצים וחורים, ומפוזר בצורת קשת. כאשר חלקי פלדה עתירת פחמן בקוטר או עובי של 80 עד 100 מ"מ ומעלה אינם מנוקים, פני השטח יראו מאמץ דחיסה והמרכז יראה מאמץ מתיחה. מאמץ המתיחה המרבי מתרחש באזור המעבר מהשכבה הקשה לשכבה הלא קשה, וסדקי קשת מתרחשים באזורים אלה. בנוסף, קצב הקירור בקצוות ובפינות חדים מהיר וכולם מתקררים. בעת מעבר לחלקים עדינים, כלומר לאזור לא מוקשה, מופיע כאן אזור מאמץ המתיחה המרבי, ולכן סדקי קשת נוטים להתרחש. קצב הקירור ליד חור הפין, החריץ או החור המרכזי של חומר העבודה איטי, השכבה המוקשה המתאימה דקה, ומאמץ המתיחה ליד אזור המעבר המוקשה יכול בקלות לגרום לסדקים בקשת.

סדקים רשתיים, המכונים גם סדקים עיליים, הם סדקים עיליים. עומק הסדק רדוד, בדרך כלל סביב 0.01~1.5 מ"מ. המאפיין העיקרי של סוג זה של סדק הוא שהכיוון השרירותי של הסדק אינו קשור לצורת החלק. סדקים רבים מחוברים זה לזה ליצירת רשת ומפוזרים באופן נרחב. כאשר עומק הסדק גדול יותר, כמו יותר מ-1 מ"מ, מאפייני הרשת נעלמים והופכים לסדקים בעלי אוריינטציה אקראית או מפוזרים אורכית. סדקי רשת קשורים למצב של מאמץ מתיחה דו-ממדי על פני השטח.

חלקי פלדה עתירי פחמן או קרבוריזציה עם שכבה דקרבוריזציה על פני השטח נוטים ליצור סדקי רשת במהלך הקירור. הסיבה לכך היא שלשכבת פני השטח יש תכולת פחמן נמוכה יותר ונפח ספציפי קטן יותר מאשר השכבה הפנימית של מרטנזיט. במהלך הקירור, שכבת פני השטח של הקרביד נתונה למאמץ מתיחה. חלקים ששכבת הדה-זרחן שלהם לא הוסרה לחלוטין במהלך העיבוד המכני ייווצרו גם הם סדקי רשת במהלך קירור פני השטח בתדירות גבוהה או בלהבה. כדי למנוע סדקים כאלה, יש לשלוט בקפדנות על איכות פני השטח של החלקים, ויש למנוע ריתוך חמצון במהלך טיפול בחום. בנוסף, לאחר שימוש במת החישול למשך זמן מסוים, סדקי עייפות תרמית המופיעים ברצועות או רשתות בחלל וסדקים בתהליך השחזה של החלקים המרווים שייכים כולם לצורה זו.

סדקים מתקלפים מתרחשים באזור צר מאוד של שכבת פני השטח. מאמץ דחיסה פועל בכיוונים צירי ומשיקי, ומאמץ מתיחה מתרחש בכיוון רדיאלי. הסדקים מקבילים לפני השטח של החלק. קילוף השכבה הקשה לאחר קירור החלקים על פני השטח וקירורם שייך לסדקים כאלה. הופעתם קשורה למבנה לא אחיד בשכבה הקשה. לדוגמה, לאחר קירור פלדה קרבוריסטית מסגסוגת במהירות מסוימת, המבנה בשכבה הקרבוריסטית הוא: שכבה חיצונית של פרליט + קרביד עדין ביותר, והשכבה המשנית היא מרטנזיט + אוסטניט שיורי, והשכבה הפנימית היא פרליט עדין או מבנה פרליט עדין ביותר. מכיוון שנפח ההיווצרות הספציפי של מרטנזיט בתת-השכבה הוא הגדול ביותר, התוצאה של התפשטות הנפח היא שמאמץ דחיסה פועל על שכבת פני השטח בכיוונים צירי ומשיקי, ומאמץ מתיחה מתרחש בכיוון רדיאלי, ומוטציית מאמץ מתרחשת פנימה, עוברת למצב מאמץ דחיסה, וסדקים מתקלפים מתרחשים באזורים דקים ביותר שבהם מאמץ עובר בצורה חדה. באופן כללי, סדקים אורבים בתוך השכבה במקביל לפני השטח, ובמקרים חמורים עלולים לגרום לקילוף פני השטח. אם קצב הקירור של החלקים המקרבים מואץ או מופחת, ניתן לקבל מבנה מרטנזיט אחיד או מבנה פרליט דק במיוחד בשכבה המקרבת, מה שיכול למנוע את הופעת סדקים כאלה. בנוסף, במהלך כיבוי פני השטח בתדירות גבוהה או בלהבה, פני השטח מתחממים לעיתים קרובות יתר על המידה וחוסר ההומוגניות המבנית לאורך השכבה הקשה עלולה בקלות ליצור סדקים כאלה.

סדקים קטנים שונים מארבעת הסדקים שהוזכרו לעיל בכך שהם נגרמים כתוצאה ממיקרו-מאמץ. סדקים בין-גרגיריים המופיעים לאחר חיסום, התחממות יתר ושחיקה של פלדת כלים עתירת פחמן או חלקי עבודה שעברו קרבורציה, כמו גם סדקים הנגרמים עקב אי-חיסום בזמן של חלקים שעברו חיסום, קשורים כולם לקיומם ולהתפשטותם של סדקים קטנים בפלדה.

יש לבחון סדקים זעירים תחת מיקרוסקופ. הם מופיעים בדרך כלל בגבולות הגרעינים המקוריים של האוסטניט או בצומת של יריעות מרטנזיט. סדקים מסוימים חודרים את יריעות המרטנזיט. מחקרים מראים שסדקים זעירים שכיחים יותר במרטנזיט מתקלף מסוג תאום. הסיבה לכך היא שהמרטנזיט המתקלף מתנגש זה בזה כשהוא גדל במהירות גבוהה ויוצר מאמץ גבוה. עם זאת, המרטנזיט התאום עצמו שביר ואינו יכול לייצר דפורמציה פלסטית שמפחיתה מאמץ, ובכך גורמת בקלות לסדקים זעירים. גרגירי האוסטניט גסים והרגישות לסדקים זעירים גוברת. נוכחותם של סדקים זעירים בפלדה תפחית משמעותית את החוזק והפלסטיות של החלקים המרוהמים, מה שמוביל לנזק מוקדם (שבר) של החלקים.

כדי למנוע סדקים קטנים בחלקי פלדה עתירי פחמן, ניתן לנקוט באמצעים כגון טמפרטורת חימום נמוכה יותר של הקירור, השגת מבנה מרטנזיט עדין והפחתת תכולת הפחמן במרטנזיט. בנוסף, הרפיה בזמן לאחר הקירור היא שיטה יעילה להפחתת מאמץ פנימי. בדיקות הוכיחו כי לאחר הרפיה מספקת מעל 200 מעלות צלזיוס, לקרבידים הנוצרים בסדקים יש השפעה של "ריתוך" הסדקים, מה שיכול להפחית משמעותית את הסכנות למיקרו-סדקים.

האמור לעיל הוא דיון בגורמים ובשיטות למניעת סדקים בהתבסס על דפוס התפלגות הסדקים. בייצור בפועל, התפלגות הסדקים משתנה עקב גורמים כמו איכות הפלדה, צורת החלק וטכנולוגיית עיבוד חם וקור. לעיתים סדקים כבר קיימים לפני טיפול בחום ומתרחבים עוד יותר במהלך תהליך הכיבוי; לעיתים מספר צורות של סדקים עשויות להופיע באותו חלק בו זמנית. במקרה זה, בהתבסס על המאפיינים המורפולוגיים של הסדק, יש להשתמש בניתוח מקרוסקופי של משטח השבר, בדיקה מטלוגרפית, ובמידת הצורך, בניתוח כימי ובשיטות אחרות כדי לבצע ניתוח מקיף, החל מאיכות החומר, מבנה הארגון ועד לגורמים ללחץ טיפול בחום, על מנת למצוא את הסדק, את הגורמים העיקריים ולאחר מכן לקבוע אמצעי מניעה יעילים.

ניתוח שברים של סדקים הוא שיטה חשובה לניתוח הגורמים לסדקים. לכל שבר יש נקודת התחלה לסדקים. סדקי כיבוי מתחילים בדרך כלל מנקודת ההתכנסות של סדקים רדיאליים.

אם מקור הסדק קיים על פני השטח של החלק, פירוש הדבר שהסדק נגרם עקב מאמץ מתיחה מוגזם על פני השטח. אם אין פגמים מבניים כגון תכלילים על פני השטח, אך ישנם גורמי ריכוז מאמץ כגון סימני סכין חמורים, אבנית תחמוצת, פינות חדות של חלקי פלדה או חלקים עם שינויים מבניים, עלולים להיווצר סדקים.

אם מקור הסדק הוא בתוך החלק, הוא קשור לפגמים בחומר או למאמץ מתיחה פנימי שיורי מוגזם. משטח השבר של כיבוי רגיל הוא אפור ופורצלן דק. אם משטח השבר אפור כהה ומחוספס, זה נגרם כתוצאה מחימום יתר או שהרקמה המקורית עבה.

באופן כללי, לא אמור להיות צבע חמצון על חלק הזכוכית של הסדק המכבה, ולא אמורה להיות דה-קרבוריזציה סביב הסדק. אם יש דה-קרבוריזציה סביב הסדק או צבע מחומצן על חלק הסדק, זה מצביע על כך שלחלק כבר היו סדקים לפני המכבה, והסדקים המקוריים יתרחבו תחת השפעת עומס טיפול בחום. אם נראים קרבידים ותכלילים מופרדים ליד הסדקים של החלק, זה אומר שהסדקים קשורים להפרדה חמורה של קרבידים בחומר הגלם או לנוכחות תכלילים. אם סדקים מופיעים רק בפינות החדות או בחלקים בעלי צורת שינויים של החלק ללא התופעה הנ"ל, זה אומר שהסדק נגרם כתוצאה מתכנון מבני לא סביר של החלק או מאמצעים לא נאותים למניעת סדקים, או עומס טיפול בחום מוגזם.

בנוסף, סדקים בחלקים שעברו טיפול בחום כימי ובחלקים שעברו כיבוי פני השטח מופיעים בעיקר ליד השכבה הקשה. שיפור מבנה השכבה הקשה והפחתת עומס הטיפול בחום הן דרכים חשובות למניעת סדקים פני השטח.