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氏體不銹鋼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(gang)均可采用感應加熱表面淬火。

一、感應加熱原理

 當感(gan)應(ying)圈(quan)中(zhong)通過交變(bian)電(dian)流(liu)時，在(zai)其周圍和內(nei)(nei)部(bu)(bu)（如感(gan)應(ying)圈(quan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)工(gong)件(jian)）就(jiu)產(chan)生(sheng)(sheng)與電(dian)流(liu)變(bian)化頻率相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)交變(bian)磁場，這個(ge)磁場又(you)使(shi)(shi)工(gong)件(jian)內(nei)(nei)部(bu)(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)場即(ji)感(gan)應(ying)電(dian)動勢(shi)，由于金屬是導體，這個(ge)電(dian)動勢(shi)又(you)會在(zai)工(gong)件(jian)內(nei)(nei)部(bu)(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)流(liu)。這種電(dian)流(liu)的(de)(de)(de)(de)電(dian)路在(zai)工(gong)件(jian)內(nei)(nei)部(bu)(bu)是閉合的(de)(de)(de)(de)，又(you)稱之(zhi)為渦(wo)流(liu)。渦(wo)流(liu)使(shi)(shi)工(gong)件(jian)產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量的(de)(de)(de)(de)熱。對(dui)鋼鐵(tie)材料（鐵(tie)磁材料）來說，除渦(wo)流(liu)的(de)(de)(de)(de)熱效應(ying)外，還存在(zai)“磁滯現象”引起的(de)(de)(de)(de)熱效應(ying)。

 渦流(liu)有其特點，如表面(mian)效(xiao)應（集(ji)(ji)膚(fu)效(xiao)應）使(shi)渦流(liu)會集(ji)(ji)中在表面(mian)一(yi)定深(shen)度(du)(du)，叫渦流(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度(du)(du)，這個深(shen)度(du)(du)也稱電流(liu)透(tou)人(ren)深(shen)度(du)(du)δ,電流(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度(du)(du)δ與交變(bian)電流(liu)頻率(lv)f、工件材料的電阻(zu)率(lv)p及導(dao)磁(ci)率(lv)μ有一(yi)定的關系(xi)。

 鋼(gang)鐵材料的(de)電(dian)阻率p與溫度(du)(du)成正比，隨材料溫度(du)(du)的(de)升高而增加，而磁導率μ在失磁點(dian)(dian)以下基本(ben)不(bu)變，但到失磁點(dian)(dian)時(shi)突然下庫，約為1,因此，當工件溫度(du)(du)達到失磁點(dian)(dian)時(shi)，渦(wo)流(liu)透入深度(du)(du)δ明(ming)顯增加。

 無論是在(zai)(zai)(zai)(zai)失(shi)磁點以(yi)下的溫度(du)還是在(zai)(zai)(zai)(zai)失(shi)磁點以(yi)上(shang)的溫度(du)，渦流(liu)都集(ji)中在(zai)(zai)(zai)(zai)工件(jian)表層中，隨與(yu)表面(mian)距(ju)離(li)的增(zeng)大而急劇下降。可以(yi)近似地(di)認(ren)(ren)為，渦流(liu)只在(zai)(zai)(zai)(zai)δ的薄層中通過，層外沒有渦流(liu)。而渦流(liu)所產生(sheng)的熱(re)(re)量(liang)與(yu)渦流(liu)強度(du)的平方成正比，所以(yi)，自表面(mian)向里，由渦流(liu)產生(sheng)的熱(re)(re)量(liang)下降更快、更明(ming)顯，甚至有人認(ren)(ren)為，渦流(liu)產生(sheng)熱(re)(re)量(liang)的85%以(yi)上(shang)集(ji)中在(zai)(zai)(zai)(zai)δ的厚度(du)內。

 感應渦(wo)流的特性(xing)決定(ding)了感應加熱(re)過程為透人式加熱(re)和傳(chuan)導式加熱(re)并存的加熱(re)過程。

 當(dang)感應圈內的(de)工(gong)件(jian)產生渦(wo)流的(de)瞬間，渦(wo)流集中(zhong)在工(gong)件(jian)的(de)表(biao)面層(ceng)，且表(biao)面最(zui)強，向里(li)逐漸減弱，工(gong)件(jian)表(biao)面溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)開始升高，當(dang)表(biao)面溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)升高至失(shi)(shi)磁(ci)(ci)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)時，加熱(re)(re)層(ceng)被分為(wei)兩層(ceng)，即最(zui)外層(ceng)的(de)失(shi)(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)和與其相連(lian)的(de)未失(shi)(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)。由(you)于失(shi)(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)的(de)渦(wo)流強度(du)顯(xian)著下降，使得最(zui)大渦(wo)流強度(du)及加熱(re)(re)最(zui)強烈的(de)地方轉移至兩層(ceng)交界處(chu)，這時，該處(chu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)又快速上(shang)升，從(cong)而(er)使加熱(re)(re)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)層(ceng)向內移動(dong)，這種因渦(wo)流強度(du)向內不(bu)斷移動(dong)而(er)引起工(gong)件(jian)加熱(re)(re)層(ceng)向內移動(dong)的(de)工(gong)件(jian)加熱(re)(re)方式稱“透人(ren)式加熱(re)(re)”。當(dang)失(shi)(shi)磁(ci)(ci)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)層(ceng)厚(hou)度(du)超過熱(re)(re)態電(dian)流透入深(shen)度(du)δ后繼續加熱(re)(re)時，熱(re)(re)量總是在δ層(ceng)中(zhong)析出，促使該層(ceng)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)不(bu)斷升高。

 在(zai)這種透人式加熱使工件表層溫度(du)升高的同時，還(huan)存(cun)在(zai)正常的熱傳導過程，使加熱層的厚度(du)不斷向里延伸，從(cong)而完成感應加熱工件表面達到淬火溫度(du)的全過程。

 感(gan)應加(jia)熱(re)的(de)表(biao)面加(jia)熱(re)層是(shi)在失磁(ci)條件下進行的(de)，加(jia)熱(re)很(hen)緩慢(man)，而又是(shi)依靠渦流強(qiang)度向內移動的(de)方(fang)式傳遞熱(re)量的(de)，所(suo)以，表(biao)面過熱(re)小(xiao)。

二、鋼在感應加熱時的組織轉(zhuan)變特(te)點

 感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)的一個重要特(te)(te)征是(shi)加(jia)(jia)熱(re)速度快，而鋼的組織轉變(bian)與加(jia)(jia)熱(re)速度有重要的關(guan)系，所以，鋼在感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)時的組織轉變(bian)有與普通加(jia)(jia)熱(re)不同的特(te)(te)點。

1. 感應加熱時(shi)奧(ao)氏(shi)體形成的特點(dian)

有研究表明，由于感應加熱速度快，鋼的相變點A_c1、A_c3、A_cm 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。

 在快速加熱(re)條(tiao)件下，由于轉變溫度(du)升高(gao)，過熱(re)度(du)大，奧氏體的形(xing)核和長大速度(du)都會(hui)(hui)增(zeng)加，但形(xing)核速度(du)比長大速度(du)快得多，所以，奧氏體晶粒會(hui)(hui)更(geng)細一些。

2. 馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)的感應加熱特點

 馬氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)成分(fen)中(zhong)含有大量的(de)(de)(de)鉻、鉬、鎳(nie)等(deng)合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，在(zai)平衡狀態下（如退(tui)火(huo)狀態），合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體和碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)布(bu)不(bu)(bu)(bu)同。形(xing)成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，鉻、鉬等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)，不(bu)(bu)(bu)形(xing)成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，鎳(nie)等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體中(zhong)，加(jia)(jia)熱形(xing)成奧氏(shi)體后，在(zai)原(yuan)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)部分(fen)，形(xing)成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)濃(nong)度(du)高(gao)，不(bu)(bu)(bu)形(xing)成碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)濃(nong)度(du)低(di)。同時，合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)(de)擴散速度(du)比碳(tan)(tan)慢(man)。所以，在(zai)感應(ying)快速加(jia)(jia)熱時，要使奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)(de)合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)均勻化(hua)(hua)，應(ying)提高(gao)加(jia)(jia)熱溫度(du)。

 馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼含合(he)金元(yuan)素(su)(su)多(duo)，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)均勻化比碳鋼和(he)合(he)金結構鋼更困難。因此(ci)，感應加(jia)熱前具備良(liang)好的原(yuan)始(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)尤為重(zhong)要(yao)。鋼加(jia)熱奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)核是在鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)滲(shen)碳體(ti)(ti)(ti)(ti)的交(jiao)界面(mian)處，所以，原(yuan)始(shi)(shi)晶(jing)粒越(yue)細小，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)與(yu)滲(shen)碳體(ti)(ti)(ti)(ti)的相界面(mian)越(yue)多(duo)，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)核越(yue)多(duo)，而且，合(he)金元(yuan)素(su)(su)原(yuan)子擴散距(ju)離也(ye)越(yue)短，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)的形(xing)成和(he)均勻化過(guo)程也(ye)就越(yue)快。可(ke)見，細晶(jing)粒的原(yuan)始(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)對提(ti)高感應加(jia)熱淬火(huo)的質量很(hen)重(zhong)要(yao)。特別是如果原(yuan)始(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)粗(cu)大(da)，有帶狀組織(zhi)(zhi)、魏氏組織(zhi)(zhi)、大(da)塊鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)等(deng)情況時(shi)，感應加(jia)熱淬火(huo)容易產(chan)生過(guo)熱或淬火(huo)軟點(dian)組織(zhi)(zhi)不均等(deng)缺陷(xian)。

 因此，馬氏體不銹鋼(gang)感應加熱淬火前(qian)應進行調質處理。