感應加熱表面淬火處理在保證工件基體具有優良的強度、塑性、韌性的同時，提高了工件的表面硬度、耐磨性和抗疲勞性能。感應加熱表面淬火在馬(ma)氏體不銹鋼(gang)制零件中的應用越來越廣泛。
2Cr13、3Cr13、0Cr13Ni4Mo、0Cr17Ni4Cu4Nb等馬氏體不銹鋼和馬氏體沉淀硬化不(bu)銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感(gan)應加熱原理
當感應圈(quan)中通過交(jiao)變(bian)電(dian)(dian)流(liu)(liu)時，在(zai)(zai)其周圍和內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)（如感應圈(quan)中的(de)(de)(de)工(gong)件(jian)(jian)）就產生與電(dian)(dian)流(liu)(liu)變(bian)化頻(pin)率(lv)相同的(de)(de)(de)交(jiao)變(bian)磁場(chang)，這(zhe)個磁場(chang)又使工(gong)件(jian)(jian)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)產生電(dian)(dian)場(chang)即(ji)感應電(dian)(dian)動勢，由于金屬是導體，這(zhe)個電(dian)(dian)動勢又會在(zai)(zai)工(gong)件(jian)(jian)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)產生電(dian)(dian)流(liu)(liu)。這(zhe)種(zhong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)路在(zai)(zai)工(gong)件(jian)(jian)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)是閉合的(de)(de)(de)，又稱之(zhi)為(wei)渦流(liu)(liu)。渦流(liu)(liu)使工(gong)件(jian)(jian)產生大量的(de)(de)(de)熱。對鋼鐵材料（鐵磁材料）來(lai)說，除(chu)渦流(liu)(liu)的(de)(de)(de)熱效(xiao)應外，還存在(zai)(zai)“磁滯現象”引起(qi)的(de)(de)(de)熱效(xiao)應。
渦(wo)流(liu)(liu)有(you)其特點，如表面效應（集(ji)膚效應）使(shi)渦(wo)流(liu)(liu)會集(ji)中在表面一(yi)定深(shen)度(du)(du)，叫渦(wo)流(liu)(liu)透入深(shen)度(du)(du)，這個(ge)深(shen)度(du)(du)也稱電(dian)(dian)流(liu)(liu)透人深(shen)度(du)(du)δ,電(dian)(dian)流(liu)(liu)透入深(shen)度(du)(du)δ與交變電(dian)(dian)流(liu)(liu)頻(pin)率(lv)f、工件(jian)材料的電(dian)(dian)阻率(lv)p及導磁率(lv)μ有(you)一(yi)定的關系。
鋼鐵材料(liao)的電阻率p與溫度(du)成正比，隨材料(liao)溫度(du)的升高(gao)而增加，而磁(ci)導率μ在失磁(ci)點以下(xia)基(ji)本不變，但到(dao)失磁(ci)點時突然(ran)下(xia)庫，約(yue)為1,因(yin)此(ci)，當工件溫度(du)達到(dao)失磁(ci)點時，渦流透入深度(du)δ明顯(xian)增加。
無(wu)論是(shi)在(zai)失磁點以(yi)下的(de)(de)溫(wen)度(du)還是(shi)在(zai)失磁點以(yi)上(shang)的(de)(de)溫(wen)度(du)，渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)都集中在(zai)工(gong)件表層中，隨(sui)與表面距離的(de)(de)增大而(er)急劇下降(jiang)。可以(yi)近似(si)地認為(wei)，渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)只在(zai)δ的(de)(de)薄層中通過，層外沒有(you)渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)。而(er)渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)所(suo)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)量與渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)強度(du)的(de)(de)平(ping)方成(cheng)正比，所(suo)以(yi)，自表面向里，由渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)量下降(jiang)更快(kuai)、更明顯，甚至有(you)人認為(wei)，渦(wo)流(liu)(liu)(liu)(liu)產(chan)(chan)生(sheng)熱(re)量的(de)(de)85%以(yi)上(shang)集中在(zai)δ的(de)(de)厚度(du)內。
感應渦流(liu)的(de)特性決定(ding)了感應加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)為透人式(shi)加(jia)熱(re)和(he)傳導式(shi)加(jia)熱(re)并存的(de)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)。
當(dang)感應圈內(nei)的工(gong)(gong)件產生渦(wo)流(liu)的瞬間(jian)，渦(wo)流(liu)集中在(zai)工(gong)(gong)件的表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)面(mian)最強(qiang)，向里逐漸減弱，工(gong)(gong)件表(biao)面(mian)溫度開始升(sheng)高(gao)(gao)，當(dang)表(biao)面(mian)溫度升(sheng)高(gao)(gao)至失(shi)磁(ci)(ci)溫度時(shi)，加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被分為兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的失(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與其相連(lian)的未失(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的渦(wo)流(liu)強(qiang)度顯著(zhu)下(xia)降，使得最大渦(wo)流(liu)強(qiang)度及加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)最強(qiang)烈(lie)的地方轉移(yi)(yi)至兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界處，這時(shi)，該(gai)處溫度又快速上(shang)升(sheng)，從(cong)而使加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)高(gao)(gao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內(nei)移(yi)(yi)動(dong)，這種因渦(wo)流(liu)強(qiang)度向內(nei)不斷移(yi)(yi)動(dong)而引起(qi)工(gong)(gong)件加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內(nei)移(yi)(yi)動(dong)的工(gong)(gong)件加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)方式(shi)稱“透(tou)人式(shi)加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)”。當(dang)失(shi)磁(ci)(ci)高(gao)(gao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度超過熱(re)(re)(re)態電流(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度δ后(hou)繼續加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)(re)量總是在(zai)δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中析(xi)出，促使該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫度不斷升(sheng)高(gao)(gao)。
在這種透人式(shi)加熱使工件表層溫度(du)升(sheng)高(gao)的(de)同時，還存在正常(chang)的(de)熱傳導過程，使加熱層的(de)厚度(du)不斷向里延伸，從而完成感應加熱工件表面達到淬火(huo)溫度(du)的(de)全過程。
感應加(jia)熱(re)的(de)表(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)層是在失磁條件下進行的(de)，加(jia)熱(re)很緩慢，而(er)又(you)是依(yi)靠渦(wo)流強度向(xiang)內移(yi)動的(de)方式傳遞熱(re)量的(de)，所以，表(biao)面(mian)(mian)過熱(re)小(xiao)。
二、鋼在感(gan)應加熱時的組(zu)織轉變特點
感應(ying)加(jia)熱的(de)(de)一個重要特(te)征是加(jia)熱速度(du)快，而鋼的(de)(de)組織(zhi)轉(zhuan)變與(yu)加(jia)熱速度(du)有(you)重要的(de)(de)關系(xi)，所以，鋼在感應(ying)加(jia)熱時的(de)(de)組織(zhi)轉(zhuan)變有(you)與(yu)普通(tong)加(jia)熱不同的(de)(de)特(te)點。
1. 感(gan)應加熱(re)時奧氏體形成的特點
有研究表明，由于感應加熱速度快，鋼的相變點Ac1、Ac3、Acm 的溫度升高，即奧氏體的轉變溫度升高，而且轉變的溫度花固更寬廣。在加熱溫度相同的條件下，加熱速度越快，珠光體中的鐵素體轉變成奧氏體后，組織中的滲碳體越難充分溶解。奧氏體中的成分不易均勻化。
在(zai)快速(su)加熱條件下，由于(yu)轉(zhuan)變溫度升高，過熱度大(da)，奧氏體的形核(he)和長大(da)速(su)度都會增(zeng)加，但形核(he)速(su)度比長大(da)速(su)度快得多，所以，奧氏體晶(jing)粒會更(geng)細一些。
2. 馬(ma)氏體(ti)不銹鋼(gang)的感應加熱特點
馬(ma)氏體(ti)不銹鋼成分中(zhong)(zhong)含有大量的鉻、鉬(mu)、鎳(nie)等合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)，在(zai)平衡(heng)狀態(tai)下（如退火狀態(tai)），合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)和碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)的分布(bu)不同。形成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的元(yuan)素(su)(su)(su)，鉻、鉬(mu)等集中(zhong)(zhong)分布(bu)在(zai)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)，不形成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的元(yuan)素(su)(su)(su)，鎳(nie)等集中(zhong)(zhong)分布(bu)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)，加(jia)熱(re)形成奧氏體(ti)后，在(zai)原(yuan)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)部(bu)分，形成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)元(yuan)素(su)(su)(su)濃度高，不形成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)元(yuan)素(su)(su)(su)濃度低(di)。同時(shi)，合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的擴散(san)速(su)度比碳(tan)(tan)慢(man)。所以，在(zai)感應(ying)快速(su)加(jia)熱(re)時(shi)，要使奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)均勻化(hua)(hua)，應(ying)提(ti)高加(jia)熱(re)溫度。
馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)含合金元(yuan)素多(duo)，奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)均勻化比(bi)碳(tan)鋼(gang)和合金結構鋼(gang)更困(kun)難。因此(ci)，感應加熱(re)(re)前具(ju)備良好(hao)的(de)原(yuan)始(shi)(shi)組(zu)織尤為(wei)重要(yao)。鋼(gang)加熱(re)(re)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形核是在(zai)鐵素體(ti)(ti)(ti)和滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)的(de)交界(jie)面處，所以，原(yuan)始(shi)(shi)晶粒越(yue)細小(xiao)，鐵素體(ti)(ti)(ti)與滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)的(de)相界(jie)面越(yue)多(duo)，奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形核越(yue)多(duo)，而且，合金元(yuan)素原(yuan)子擴散距(ju)離也越(yue)短(duan)，奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)形成和均勻化過(guo)程也就越(yue)快。可見，細晶粒的(de)原(yuan)始(shi)(shi)組(zu)織對(dui)提(ti)高感應加熱(re)(re)淬火(huo)的(de)質量很重要(yao)。特別是如(ru)果原(yuan)始(shi)(shi)組(zu)織粗大(da)，有(you)帶狀(zhuang)組(zu)織、魏氏(shi)(shi)(shi)組(zu)織、大(da)塊鐵素體(ti)(ti)(ti)等(deng)情(qing)況時，感應加熱(re)(re)淬火(huo)容(rong)易(yi)產生過(guo)熱(re)(re)或(huo)淬火(huo)軟點組(zu)織不均等(deng)缺陷。
因此，馬氏體不(bu)銹(xiu)鋼感應(ying)加熱淬火前應(ying)進行調質處理(li)。
