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感应加热表面淬火基本原理

 一、应用 
 承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件，要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性，需对工件表面提出强化要求，适于含碳量We=0.40～0.50%钢材。 
  二、工艺方法  
 快速加热与立即淬火冷却相结合。 
 通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度，不等热量传到中心即迅速冷却，仅使表层淬硬为马氏体，中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火（或正火及调质）组织。 
  三、主要方法  
 感应加热表面淬火（高频、中频、工频）,火焰加热表面淬火，电接触加热表面淬火，电解液加热表面淬火，激光加热表面淬火，电子束加热表面淬火。 
  四、感应加热表面淬火  
 （一）基本原理： 
将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入中频或高频交流电后，在工件表面形成同频率的的感应电流，将零件表面迅速加热（几秒钟内即可升温800～1000度，心部仍接近室温）后立即喷水冷却（或浸油淬火），使工件表面层淬硬。（如下图所示） 
  （二）加热频率的选用  
感应电流流入工件表层的深度δ（mm）与电流频率f（HZ）的关系为 
 δ=20/√f(20°C)；δ=500/√f(800°C)。 
式中：f为频率，单位为Hz；δ为加热深度，单位为毫米（mm）。 
 频率升高，电流透入深度降低，淬透层降低。 
  常用的电流频率有：  
1、高频加热：100～500KHZ，常用200～300KHZ，为电子管式高频或者固态高频加热，淬硬层深为0.5～2.5mm，适于中小型零件。 
2、中频加热：电流频率为0.5KHZ～15KHZ，常用2.5KHZ～8KHZ，电源设备为固态中频加热装置或可控硅中频加热装置。淬硬层深度1～10 mm。适于较   大直径的轴类、中大齿轮等。 
3、工频加热：电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备，淬硬层深可达10～20mm，适于大直径工件的表面淬火。 
  （三）、感应加热表面淬火的应用  
与普通加热淬火比较具有： 
1、加热速度极快，可扩大A体转变温度范围，缩短转变时间。 
2、淬火后工件表层可得到极细的隐晶马氏体，硬度稍高（2～3HRC）。脆性较低及较高疲劳强度。 
3、经该工艺处理的工件不易氧化脱碳，甚至有些工件处理后可直接装配使用。 
4、淬硬层深，易于控制操作，易于实现机械化，自动化。