感应淬火——应用、物理过程、淬火类型和方法

本文将重点介绍感应淬火——一种提供相变可能性的金属热处理类型，即将珠光体转变为奥氏体。钢部件由于感应淬火而获得更高的机械性能，因为钢的质量由于这种处理而显着提高。

因此，对于金属的热处理，以表面硬化为目的，他们使用感应加热......该技术允许您选择不同深度的硬化层，此外，该过程很容易实现自动化，这就是为什么采用这种方法被认为是进步的。可以固化具有不同形状的零件。

表面感应淬火有两种类型：表面和体表面。

通过表面加热进行表面硬化，这导致工件被加热到硬化温度直至硬化层的深度，而核心保持完整。加热时间为1.5-20秒，加热速度为每秒30-300℃。

表面体积硬化的特征是加热一层大于具有马氏体结构的层，这是深度加热。钢退火到小于加热层厚度的深度，这是由钢的硬化程度决定的。

在比马氏体结构更深的深层，加热到凝固温度，形成具有凝固山梨糖醇或屈氏体结构的凝固区。与表面固化相比，固化时间增加到20-100秒，加热速率降低到每秒2-10℃。

重型车轴、齿轮、四通等都经过体积表面硬化处理。感应加热与其他加热方法的主要区别在于热量直接释放到工件的体积中。

基本上过程如下。硬化部分放置在感应器中，感应器由交流电供电。可变磁场 诱发 EMF 工件表层产生涡流，加热工件。这些受交变磁场影响的区域被加热到高温。

加热速度快，可选择局部加热。由于表面效应，工件表面的电流密度更高，这就是为什么只能加热到所需深度的原因。核心略微升温。工件涡流传输的功率的 87% 在穿透深度。

由于金属的不同温度下电流穿透的深度不同，因此该过程分几个阶段进行。首先，冷金属的表面层被快速加热，然后该层被加热得更深并且第一层没有那么快地被进一步加热，然后第三层被加热。

在加热每一层的过程中，每一层的加热速率随着相应层的磁性能损失而降低。也就是说，由于金属的磁性从一层到另一层的变化，热扩散。这是电流主动加热，持续几秒钟。

感应加热，取决于工件截面的温度分布，不同于热传导加热，在加热层，温度明显高于中心，有一个急剧下降，因为在中心部分部分，在外部有源电流已经使金属过热之前，磁性仍然不会丢失。通过改变电流的频率和加热的持续时间，将工件加热到所需的深度。

感应器的设计通常决定了零件的凝固质量。感应器由铜管制成，水通过铜管冷却。电感器和零件之间保持一定的距离，以毫米为单位测量，并且所有侧面都相同。

淬火有多种方式，取决于零件的形状和尺寸，以及淬火要求。小零件首先被加热然后冷却。在淋浴冷却中，冷却介质（例如水）通过感应器中的孔供给。如果零件很长，感应器在淬火过程中会沿着它移动，并且水会在它移动后通过喷淋孔送入。它是一种连续顺序固化方法。

在连续顺序固化中，感应器以每秒 3 至 30 毫米的速度移动，部分零件相继落入其磁场中。结果，零件逐段连续加热和冷却。这样，必要时也可以对工件的各个部分进行硬化处理，例如曲轴轴颈或大齿轮的齿。自动化工具可让您均匀对齐零件并高精度移动感应器。

根据钢的牌号和预处理方法的不同，硬化后的性能也不同。感应加热、冷却和低温回火模式也会影响结果。

与传统淬火不同，感应淬火使钢材硬度提高 1-2 HRC，强度降低，韧性降低并提高耐久极限。这是由于奥氏体晶粒的磨削。

高加热速率导致珠光体-奥氏体转变中心增加。最初的奥氏体晶粒很小，由于高加热速率和缺乏暴露，不会发生生长。

马氏体晶体较小。奥氏体晶粒为12-15点。当使用不易生长奥氏体晶粒的钢时，可获得细晶粒。由于质量更好，因此获得了具有稍微分散的初始结构的零件。

由于残余应力的分布，耐久极限增加。残余压应力存在于硬化层中，而拉伸应力存在于其外部。疲劳失效与拉伸应力有关。压应力会削弱零件在运行过程中在外力作用下的破坏性拉力。这就是耐久极限因感应淬火而增加的原因。

感应淬火中决定性的重要性是：加热速率、冷却速率、低温淬火模式。