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(hua)不銹鋼(gang)均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱(re)原(yuan)理(li)
當感應圈中(zhong)通過交變(bian)電(dian)流(liu)(liu)時，在(zai)其周圍和內(nei)部(bu)（如感應圈中(zhong)的(de)工(gong)件(jian)）就產(chan)生(sheng)與電(dian)流(liu)(liu)變(bian)化頻率(lv)相同的(de)交變(bian)磁場，這(zhe)(zhe)個磁場又使(shi)工(gong)件(jian)內(nei)部(bu)產(chan)生(sheng)電(dian)場即感應電(dian)動勢，由于金屬是導體(ti)，這(zhe)(zhe)個電(dian)動勢又會在(zai)工(gong)件(jian)內(nei)部(bu)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)。這(zhe)(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)(liu)的(de)電(dian)路(lu)在(zai)工(gong)件(jian)內(nei)部(bu)是閉合的(de)，又稱(cheng)之(zhi)為渦(wo)流(liu)(liu)。渦(wo)流(liu)(liu)使(shi)工(gong)件(jian)產(chan)生(sheng)大量(liang)的(de)熱。對鋼(gang)鐵(tie)材料（鐵(tie)磁材料）來說，除渦(wo)流(liu)(liu)的(de)熱效應外(wai)，還存(cun)在(zai)“磁滯(zhi)現象”引(yin)起(qi)的(de)熱效應。
渦(wo)流(liu)有其特(te)點，如表面效(xiao)應（集膚效(xiao)應）使渦(wo)流(liu)會(hui)集中在表面一定(ding)深(shen)度(du)，叫渦(wo)流(liu)透入深(shen)度(du)，這個深(shen)度(du)也稱(cheng)電流(liu)透人深(shen)度(du)δ,電流(liu)透入深(shen)度(du)δ與交變電流(liu)頻(pin)率(lv)f、工件材料的(de)電阻率(lv)p及導磁(ci)率(lv)μ有一定(ding)的(de)關(guan)系(xi)。
鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)的(de)電(dian)阻率p與溫(wen)度(du)(du)成正(zheng)比(bi)，隨材(cai)料(liao)溫(wen)度(du)(du)的(de)升高而增加(jia)(jia)，而磁導率μ在(zai)失(shi)磁點以(yi)下(xia)(xia)基本不變，但到失(shi)磁點時(shi)突然下(xia)(xia)庫，約為(wei)1,因此，當工件溫(wen)度(du)(du)達到失(shi)磁點時(shi)，渦(wo)流透入深(shen)度(du)(du)δ明顯增加(jia)(jia)。
無論(lun)是在失(shi)磁點以下的溫度(du)(du)還(huan)是在失(shi)磁點以上(shang)的溫度(du)(du)，渦(wo)(wo)流(liu)都集(ji)中在工件表層(ceng)中，隨與表面距(ju)離的增大而(er)急劇下降(jiang)。可(ke)以近似地認(ren)為，渦(wo)(wo)流(liu)只(zhi)在δ的薄層(ceng)中通過，層(ceng)外沒有渦(wo)(wo)流(liu)。而(er)渦(wo)(wo)流(liu)所產(chan)(chan)生(sheng)的熱量與渦(wo)(wo)流(liu)強度(du)(du)的平方成正比，所以，自表面向里，由渦(wo)(wo)流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)的熱量下降(jiang)更快(kuai)、更明(ming)顯(xian)，甚至有人認(ren)為，渦(wo)(wo)流(liu)產(chan)(chan)生(sheng)熱量的85%以上(shang)集(ji)中在δ的厚度(du)(du)內。
感應渦流的特(te)性決定(ding)了感應加熱過(guo)程為(wei)透(tou)人式加熱和傳導(dao)式加熱并(bing)存的加熱過(guo)程。
當感應圈內(nei)的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)件(jian)產(chan)生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)的(de)(de)(de)(de)瞬間，渦(wo)(wo)流(liu)集中(zhong)(zhong)在工(gong)(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)表面層(ceng)(ceng)，且表面最(zui)強(qiang)，向(xiang)里逐(zhu)漸減(jian)弱，工(gong)(gong)件(jian)表面溫(wen)度(du)(du)開(kai)始升(sheng)高(gao)(gao)，當表面溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)至失(shi)磁溫(wen)度(du)(du)時，加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)被(bei)分為(wei)兩(liang)層(ceng)(ceng)，即(ji)最(zui)外層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)失(shi)磁層(ceng)(ceng)和與(yu)其相連的(de)(de)(de)(de)未失(shi)磁層(ceng)(ceng)。由于失(shi)磁層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)顯(xian)著下降(jiang)，使得(de)最(zui)大渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)及加(jia)熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)(de)(de)(de)地方(fang)轉移(yi)至兩(liang)層(ceng)(ceng)交界處，這時，該處溫(wen)度(du)(du)又快速上升(sheng)，從而(er)使加(jia)熱(re)(re)高(gao)(gao)溫(wen)層(ceng)(ceng)向(xiang)內(nei)移(yi)動，這種因渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)向(xiang)內(nei)不斷(duan)移(yi)動而(er)引起工(gong)(gong)件(jian)加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)向(xiang)內(nei)移(yi)動的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)件(jian)加(jia)熱(re)(re)方(fang)式(shi)稱“透(tou)人式(shi)加(jia)熱(re)(re)”。當失(shi)磁高(gao)(gao)溫(wen)層(ceng)(ceng)厚度(du)(du)超過熱(re)(re)態電流(liu)透(tou)入(ru)深度(du)(du)δ后(hou)繼續加(jia)熱(re)(re)時，熱(re)(re)量總是(shi)在δ層(ceng)(ceng)中(zhong)(zhong)析(xi)出，促使該層(ceng)(ceng)溫(wen)度(du)(du)不斷(duan)升(sheng)高(gao)(gao)。
在(zai)這種透人式加熱使(shi)工件表層溫度升高的(de)(de)同時，還存在(zai)正(zheng)常的(de)(de)熱傳導過程，使(shi)加熱層的(de)(de)厚度不斷向里延伸，從而(er)完成感(gan)應(ying)加熱工件表面達到淬(cui)火溫度的(de)(de)全過程。
感應加熱(re)的(de)(de)(de)表面加熱(re)層是在失磁(ci)條件(jian)下進行的(de)(de)(de)，加熱(re)很(hen)緩慢，而(er)又是依靠渦流強(qiang)度向內移動的(de)(de)(de)方式傳遞熱(re)量的(de)(de)(de)，所以，表面過(guo)熱(re)小。
二、鋼在感應加(jia)熱(re)時(shi)的(de)組織轉(zhuan)變特點
感應(ying)加(jia)熱(re)的一個重(zhong)要(yao)(yao)特(te)征是加(jia)熱(re)速度快(kuai)，而鋼(gang)的組織轉變與(yu)加(jia)熱(re)速度有重(zhong)要(yao)(yao)的關系，所以，鋼(gang)在感應(ying)加(jia)熱(re)時(shi)的組織轉變有與(yu)普通加(jia)熱(re)不同的特(te)點。
1. 感應加(jia)熱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。
在快(kuai)速(su)加(jia)熱條件下，由于(yu)轉(zhuan)變溫度(du)升高，過熱度(du)大，奧氏體(ti)的形(xing)核和長大速(su)度(du)都會(hui)增(zeng)加(jia)，但形(xing)核速(su)度(du)比長大速(su)度(du)快(kuai)得多，所以，奧氏體(ti)晶粒會(hui)更細一些。
2. 馬(ma)氏體不銹鋼的感應(ying)加熱特點(dian)
馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼成(cheng)分(fen)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)含有大量的鉻、鉬、鎳等合金元(yuan)(yuan)素(su)(su)，在(zai)平衡(heng)狀態(tai)下（如(ru)退火狀態(tai)），合金元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的分(fen)布(bu)不同。形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的元(yuan)(yuan)素(su)(su)，鉻、鉬等集(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，不形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的元(yuan)(yuan)素(su)(su)，鎳等集(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，加熱(re)形(xing)成(cheng)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)后，在(zai)原碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)部分(fen)，形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃度(du)高，不形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃度(du)低(di)。同時(shi)，合金元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的擴散速(su)度(du)比(bi)碳(tan)(tan)(tan)慢。所以，在(zai)感(gan)應(ying)快(kuai)速(su)加熱(re)時(shi)，要(yao)使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的合金元(yuan)(yuan)素(su)(su)均勻化(hua)(hua)(hua)，應(ying)提高加熱(re)溫度(du)。
馬氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼含合(he)金元素(su)多(duo)，奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)均勻(yun)(yun)化(hua)比碳(tan)鋼和合(he)金結構鋼更困難(nan)。因此(ci)，感應(ying)加(jia)熱(re)前具備良好的(de)原始(shi)組織(zhi)尤為(wei)重要。鋼加(jia)熱(re)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形核是(shi)在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)和滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)的(de)交界面(mian)(mian)處，所以，原始(shi)晶(jing)粒(li)越(yue)(yue)(yue)細小，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)與滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)的(de)相界面(mian)(mian)越(yue)(yue)(yue)多(duo)，奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形核越(yue)(yue)(yue)多(duo)，而且，合(he)金元素(su)原子擴散距(ju)離也越(yue)(yue)(yue)短(duan)，奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)形成和均勻(yun)(yun)化(hua)過程也就越(yue)(yue)(yue)快(kuai)。可(ke)見，細晶(jing)粒(li)的(de)原始(shi)組織(zhi)對提(ti)高感應(ying)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)的(de)質量很重要。特別是(shi)如(ru)果原始(shi)組織(zhi)粗(cu)大，有帶(dai)狀(zhuang)組織(zhi)、魏氏組織(zhi)、大塊(kuai)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)等情況(kuang)時，感應(ying)加(jia)熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)容易(yi)產生(sheng)過熱(re)或淬(cui)火(huo)(huo)軟點組織(zhi)不均等缺陷。
因(yin)此，馬氏體不銹鋼感(gan)應(ying)加熱淬火前應(ying)進行(xing)調質處理。
