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(bu)銹(xiu)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(chen)淀硬(ying)化不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應(ying)加(jia)熱(re)原理
當感(gan)應(ying)(ying)(ying)圈中通過交變電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)時，在(zai)其周圍和內部(bu)（如感(gan)應(ying)(ying)(ying)圈中的工件）就產生(sheng)與電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)變化頻率相(xiang)同(tong)的交變磁(ci)場，這個磁(ci)場又使工件內部(bu)產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)場即(ji)感(gan)應(ying)(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動勢，由(you)于金屬是(shi)導體(ti)，這個電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)動勢又會在(zai)工件內部(bu)產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。這種電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路在(zai)工件內部(bu)是(shi)閉合的，又稱之為渦流(liu)(liu)(liu)。渦流(liu)(liu)(liu)使工件產生(sheng)大量的熱(re)。對(dui)鋼(gang)鐵材料(liao)（鐵磁(ci)材料(liao)）來說，除渦流(liu)(liu)(liu)的熱(re)效應(ying)(ying)(ying)外，還存(cun)在(zai)“磁(ci)滯現象”引起的熱(re)效應(ying)(ying)(ying)。
渦流(liu)(liu)有(you)其特點，如表面效(xiao)應（集膚效(xiao)應）使渦流(liu)(liu)會集中(zhong)在表面一定深(shen)度(du)(du)，叫(jiao)渦流(liu)(liu)透(tou)入深(shen)度(du)(du)，這個(ge)深(shen)度(du)(du)也稱電(dian)流(liu)(liu)透(tou)人深(shen)度(du)(du)δ,電(dian)流(liu)(liu)透(tou)入深(shen)度(du)(du)δ與交變電(dian)流(liu)(liu)頻率(lv)f、工件材料的電(dian)阻率(lv)p及導磁率(lv)μ有(you)一定的關系。
鋼鐵材(cai)料(liao)的電阻率(lv)p與溫(wen)(wen)度(du)成正比，隨(sui)材(cai)料(liao)溫(wen)(wen)度(du)的升高而(er)增加(jia)，而(er)磁導率(lv)μ在失磁點以下基(ji)本不變，但到失磁點時突然下庫(ku)，約(yue)為1,因此(ci)，當工(gong)件溫(wen)(wen)度(du)達到失磁點時，渦流(liu)透入深度(du)δ明顯增加(jia)。
無論(lun)是(shi)在失(shi)磁點以(yi)(yi)(yi)下的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)還(huan)是(shi)在失(shi)磁點以(yi)(yi)(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)，渦(wo)流(liu)都集(ji)中(zhong)在工件表(biao)層(ceng)(ceng)中(zhong)，隨與表(biao)面距離(li)的(de)(de)(de)(de)(de)增大而急劇下降。可以(yi)(yi)(yi)近(jin)似地(di)認為(wei)，渦(wo)流(liu)只(zhi)在δ的(de)(de)(de)(de)(de)薄層(ceng)(ceng)中(zhong)通過，層(ceng)(ceng)外(wai)沒(mei)有(you)渦(wo)流(liu)。而渦(wo)流(liu)所(suo)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)與渦(wo)流(liu)強度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)平方成正比，所(suo)以(yi)(yi)(yi)，自表(biao)面向里，由(you)渦(wo)流(liu)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)量(liang)下降更(geng)(geng)快、更(geng)(geng)明顯，甚至有(you)人認為(wei)，渦(wo)流(liu)產(chan)生熱(re)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)85%以(yi)(yi)(yi)上集(ji)中(zhong)在δ的(de)(de)(de)(de)(de)厚度(du)內(nei)。
感(gan)應渦流的(de)特(te)性(xing)決定了感(gan)應加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)為透人式(shi)加(jia)熱(re)和(he)傳(chuan)導(dao)式(shi)加(jia)熱(re)并存的(de)加(jia)熱(re)過(guo)程(cheng)。
當感應(ying)圈內(nei)(nei)的工件(jian)(jian)產生渦(wo)(wo)(wo)流的瞬間，渦(wo)(wo)(wo)流集(ji)中在工件(jian)(jian)的表面層(ceng)(ceng)(ceng)，且表面最(zui)強(qiang)(qiang)，向(xiang)(xiang)里逐漸減弱(ruo)，工件(jian)(jian)表面溫(wen)(wen)度開始升(sheng)高(gao)(gao)，當表面溫(wen)(wen)度升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)失磁(ci)(ci)溫(wen)(wen)度時(shi)，加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)被分為(wei)兩(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)，即(ji)最(zui)外(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)的失磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)和與(yu)其相(xiang)連的未失磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)。由(you)于失磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)的渦(wo)(wo)(wo)流強(qiang)(qiang)度顯著(zhu)下降，使得最(zui)大渦(wo)(wo)(wo)流強(qiang)(qiang)度及(ji)加熱(re)(re)最(zui)強(qiang)(qiang)烈的地方(fang)轉移(yi)(yi)至(zhi)兩(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)交界處，這時(shi)，該處溫(wen)(wen)度又快速上(shang)升(sheng)，從(cong)而使加熱(re)(re)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內(nei)(nei)移(yi)(yi)動，這種(zhong)因渦(wo)(wo)(wo)流強(qiang)(qiang)度向(xiang)(xiang)內(nei)(nei)不斷移(yi)(yi)動而引起工件(jian)(jian)加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內(nei)(nei)移(yi)(yi)動的工件(jian)(jian)加熱(re)(re)方(fang)式(shi)稱“透(tou)人式(shi)加熱(re)(re)”。當失磁(ci)(ci)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)厚度超(chao)過(guo)熱(re)(re)態電流透(tou)入深度δ后繼續加熱(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)量總是在δ層(ceng)(ceng)(ceng)中析出，促使該層(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度不斷升(sheng)高(gao)(gao)。
在這種透(tou)人式加熱使工件表(biao)層(ceng)溫(wen)度升高的同時，還存在正常的熱傳導過程，使加熱層(ceng)的厚度不斷向里(li)延伸，從而完成(cheng)感應加熱工件表(biao)面達到(dao)淬(cui)火溫(wen)度的全過程。
感應加(jia)熱(re)的表面加(jia)熱(re)層是在失(shi)磁條件下進行的，加(jia)熱(re)很緩慢，而又是依靠渦流強度向(xiang)內移動的方式傳遞(di)熱(re)量的，所以，表面過熱(re)小。
二、鋼在感應加熱時(shi)的組織轉變特點
感應加(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)一(yi)個重要特(te)征(zheng)是加(jia)(jia)熱(re)速(su)度快(kuai)，而鋼的(de)(de)組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)與(yu)加(jia)(jia)熱(re)速(su)度有重要的(de)(de)關系，所(suo)以(yi)，鋼在(zai)感應加(jia)(jia)熱(re)時的(de)(de)組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)有與(yu)普通加(jia)(jia)熱(re)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。
在快速(su)加熱(re)條件(jian)下(xia)，由于轉變溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)，過熱(re)度(du)大(da)，奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)形核和長大(da)速(su)度(du)都會增加，但形核速(su)度(du)比長大(da)速(su)度(du)快得(de)多(duo)，所以，奧(ao)氏體(ti)(ti)晶粒會更細一(yi)些。
2. 馬(ma)氏體不銹鋼的(de)感應加熱特點
馬氏(shi)體不(bu)銹鋼成分(fen)(fen)中(zhong)(zhong)(zhong)含有大量的鉻、鉬、鎳等(deng)(deng)(deng)合(he)金(jin)元素(su)(su)，在(zai)(zai)平衡(heng)狀(zhuang)態(tai)(tai)下（如退火狀(zhuang)態(tai)(tai)），合(he)金(jin)元素(su)(su)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體和碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)的分(fen)(fen)布不(bu)同。形(xing)成碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的元素(su)(su)，鉻、鉬等(deng)(deng)(deng)集中(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)(fen)布在(zai)(zai)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)，不(bu)形(xing)成碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的元素(su)(su)，鎳等(deng)(deng)(deng)集中(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)(fen)布在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體中(zhong)(zhong)(zhong)，加(jia)熱(re)形(xing)成奧氏(shi)體后，在(zai)(zai)原碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)部分(fen)(fen)，形(xing)成碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)元素(su)(su)濃度(du)(du)高，不(bu)形(xing)成碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)元素(su)(su)濃度(du)(du)低。同時(shi)(shi)，合(he)金(jin)元素(su)(su)在(zai)(zai)奧氏(shi)體中(zhong)(zhong)(zhong)的擴散速度(du)(du)比碳(tan)慢。所以(yi)，在(zai)(zai)感應快速加(jia)熱(re)時(shi)(shi)，要使(shi)奧氏(shi)體中(zhong)(zhong)(zhong)的合(he)金(jin)元素(su)(su)均勻化(hua)(hua)(hua)，應提高加(jia)熱(re)溫度(du)(du)。
馬氏體(ti)不銹鋼(gang)含(han)合金元(yuan)(yuan)素(su)多(duo)，奧(ao)(ao)氏體(ti)均勻化比碳(tan)鋼(gang)和合金結構(gou)鋼(gang)更(geng)困難。因(yin)此，感應加熱(re)前具備良好的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)始組織(zhi)(zhi)尤為重要(yao)。鋼(gang)加熱(re)奧(ao)(ao)氏體(ti)形(xing)核是在鐵素(su)體(ti)和滲碳(tan)體(ti)的(de)(de)交界(jie)面(mian)處，所以，原(yuan)(yuan)(yuan)始晶粒越(yue)細小，鐵素(su)體(ti)與滲碳(tan)體(ti)的(de)(de)相界(jie)面(mian)越(yue)多(duo)，奧(ao)(ao)氏體(ti)形(xing)核越(yue)多(duo)，而且，合金元(yuan)(yuan)素(su)原(yuan)(yuan)(yuan)子擴散距離也(ye)越(yue)短，奧(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)形(xing)成和均勻化過程也(ye)就(jiu)越(yue)快。可見，細晶粒的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)始組織(zhi)(zhi)對提高(gao)感應加熱(re)淬火(huo)的(de)(de)質量(liang)很重要(yao)。特(te)別是如果原(yuan)(yuan)(yuan)始組織(zhi)(zhi)粗大(da)，有帶狀組織(zhi)(zhi)、魏(wei)氏組織(zhi)(zhi)、大(da)塊鐵素(su)體(ti)等(deng)情況時，感應加熱(re)淬火(huo)容易產生過熱(re)或淬火(huo)軟點(dian)組織(zhi)(zhi)不均等(deng)缺陷。
因此(ci)，馬氏體不銹鋼感應(ying)加熱(re)淬火前(qian)應(ying)進(jin)行調質處理(li)。
