感應淬火——應用、物理過程、淬火類型和方法

本文將重點介紹感應淬火——一種提供相變可能性的金屬熱處理類型，即將珠光體轉變為奧氏體。鋼部件由於感應淬火而獲得更高的機械性能，因為鋼的質量由於這種處理而顯著提高。

因此，對於金屬的熱處理，以表面硬化為目的，他們使用感應加熱......該技術允許您選擇不同深度的硬化層，此外，該過程很容易實現自動化，這就是為什麼採用這種方法被認為是進步的。可以固化具有不同形狀的零件。

表面感應淬火有兩種類型：表面和體表面。

通過表面加熱進行表面硬化，這導致工件被加熱到硬化溫度直至硬化層的深度，而核心保持完整。加熱時間為1.5-20秒，加熱速度為每秒30-300℃。

表面體積硬化的特徵是加熱一層大於具有馬氏體結構的層，這是深度加熱。鋼退火到小於加熱層厚度的深度，這是由鋼的硬化程度決定的。

在比馬氏體組織更深的深層，加熱到凝固溫度，形成具有凝固山梨糖醇或屈氏體結構的凝固區。與表面固化相比，固化時間增加到20-100秒，加熱速率降低到每秒2-10℃。

重型車軸、齒輪、四通等都經過體積表面硬化處理。感應加熱與其他加熱方法的主要區別在於熱量直接釋放到工件的體積中。

基本上過程如下。硬化部分放置在感應器中，感應器由交流電供電。可變磁場 誘發 EMF 工件表層產生渦流，加熱工件。這些受交變磁場影響的區域被加熱到高溫。

加熱速度快，可選擇局部加熱。由於表面效應，工件表面的電流密度更高，這就是為什麼只能加熱到所需深度的原因。核心略微升溫。工件渦流傳輸的功率的 87% 在穿透深度。

由於金屬的不同溫度下電流穿透的深度不同，因此該過程分幾個階段進行。首先，冷金屬的表面層被快速加熱，然後該層被加熱得更深並且第一層沒有那麼快地被進一步加熱，然後第三層被加熱。

在加熱每一層的過程中，每一層的加熱速率隨著相應層的磁性能損失而降低。也就是說，由於金屬的磁性從一層到另一層的變化，熱擴散。這是電流主動加熱，持續幾秒鐘。

感應加熱，取決於工件截面的溫度分佈，不同於熱傳導加熱，在加熱層，溫度明顯高於中心，有一個急劇下降，因為在中心部分部分，在外部有源電流已經使金屬過熱之前，磁性仍然不會丟失。通過改變電流的頻率和加熱的持續時間，將工件加熱到所需的深度。

感應器的設計通常決定了零件的凝固質量。感應器由銅管製成，水通過銅管冷卻。電感器和零件之間保持一定的距離，以毫米為單位測量，並且所有側面都相同。

淬火有多種方式，取決於零件的形狀和尺寸，以及淬火要求。小零件首先被加熱然後冷卻。在淋浴冷卻中，冷卻介質（例如水）通過感應器中的孔供給。如果零件很長，感應器在淬火過程中會沿著它移動，並且水會在它移動後通過噴淋孔送入。它是一種連續順序固化方法。

在連續順序固化中，感應器以每秒 3 至 30 毫米的速度移動，部分零件相繼落入其磁場中。結果，零件逐段連續加熱和冷卻。這樣，必要時也可以對工件的各個部分進行硬化處理，例如曲軸軸頸或大齒輪的齒。自動化工具可讓您均勻對齊零件並高精度移動感應器。

根據鋼的牌號和預處理方法的不同，硬化後的性能也不同。感應加熱、冷卻和低溫回火模式也會影響結果。

與傳統淬火不同，感應淬火使鋼材硬度提高 1-2 HRC，強度降低，韌性降低並增加耐久極限。這是由於奧氏體晶粒的磨削。

高加熱速率導致珠光體-奧氏體轉變中心增加。最初的奧氏體晶粒很小，由於高加熱速率和缺乏暴露，不會發生生長。

馬氏體晶體較小。奧氏體晶粒為12-15點。當使用不易生長奧氏體晶粒的鋼時，可獲得細晶粒。由於質量更好，因此獲得了具有稍微分散的初始結構的零件。

由於殘餘應力的分佈，耐久極限增加。殘餘壓應力存在於硬化層中，而拉伸應力存在於其外部。疲勞失效與拉伸應力有關。壓應力會削弱零件在運行過程中在外力作用下的破壞性拉力。這就是耐久極限因感應淬火而增加的原因。

感應淬火中決定性的重要性是：加熱速率、冷卻速率、低溫淬火模式。