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(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淀硬化不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱(re)原理
當感應圈(quan)中通過(guo)交變電(dian)(dian)(dian)流時，在(zai)其周圍和內(nei)部(bu)(bu)（如感應圈(quan)中的工件）就產(chan)(chan)生(sheng)與電(dian)(dian)(dian)流變化頻(pin)率相(xiang)同的交變磁(ci)場，這(zhe)(zhe)個磁(ci)場又使(shi)工件內(nei)部(bu)(bu)產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)場即(ji)感應電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)勢(shi)，由于金(jin)屬是導體，這(zhe)(zhe)個電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)勢(shi)又會(hui)在(zai)工件內(nei)部(bu)(bu)產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流。這(zhe)(zhe)種電(dian)(dian)(dian)流的電(dian)(dian)(dian)路在(zai)工件內(nei)部(bu)(bu)是閉合的，又稱之為(wei)渦(wo)(wo)流。渦(wo)(wo)流使(shi)工件產(chan)(chan)生(sheng)大量(liang)的熱(re)。對(dui)鋼鐵材料(liao)（鐵磁(ci)材料(liao)）來說(shuo)，除渦(wo)(wo)流的熱(re)效應外，還存(cun)在(zai)“磁(ci)滯(zhi)現象”引起(qi)的熱(re)效應。
渦流有其特點，如表(biao)面效(xiao)應(ying)（集(ji)膚(fu)效(xiao)應(ying)）使渦流會(hui)集(ji)中在表(biao)面一(yi)定深度(du)，叫渦流透入(ru)深度(du)，這個深度(du)也(ye)稱電流透人(ren)深度(du)δ,電流透入(ru)深度(du)δ與交(jiao)變電流頻率f、工件(jian)材料的電阻率p及導磁率μ有一(yi)定的關系。
鋼鐵材料的電阻率(lv)p與溫度成正(zheng)比，隨(sui)材料溫度的升(sheng)高而增(zeng)加，而磁(ci)導率(lv)μ在失(shi)磁(ci)點(dian)以下(xia)基本(ben)不變(bian)，但(dan)到失(shi)磁(ci)點(dian)時突然下(xia)庫，約(yue)為1,因此，當工件溫度達到失(shi)磁(ci)點(dian)時，渦流透入深度δ明顯(xian)增(zeng)加。
無論是(shi)在(zai)失磁點(dian)以下的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)還(huan)是(shi)在(zai)失磁點(dian)以上的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)都(dou)集中在(zai)工件表層(ceng)中，隨與表面距離的(de)(de)(de)增大而(er)急劇下降。可以近似地認為(wei)(wei)，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)只在(zai)δ的(de)(de)(de)薄層(ceng)中通過，層(ceng)外沒有渦(wo)(wo)流(liu)(liu)。而(er)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)所產生的(de)(de)(de)熱(re)量與渦(wo)(wo)流(liu)(liu)強度(du)的(de)(de)(de)平(ping)方成正比，所以，自表面向里，由渦(wo)(wo)流(liu)(liu)產生的(de)(de)(de)熱(re)量下降更快(kuai)、更明(ming)顯，甚至有人(ren)認為(wei)(wei)，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)產生熱(re)量的(de)(de)(de)85%以上集中在(zai)δ的(de)(de)(de)厚度(du)內。
感應渦流的(de)特性決定了感應加(jia)(jia)(jia)熱過程為透人式加(jia)(jia)(jia)熱和傳導式加(jia)(jia)(jia)熱并(bing)存的(de)加(jia)(jia)(jia)熱過程。
當(dang)感應圈(quan)內(nei)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)件產生(sheng)渦(wo)(wo)流(liu)的(de)(de)(de)瞬間，渦(wo)(wo)流(liu)集中在工(gong)(gong)(gong)件的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)面(mian)(mian)最(zui)強(qiang)(qiang)，向(xiang)(xiang)里(li)逐漸減弱，工(gong)(gong)(gong)件表(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)開始升(sheng)高(gao)，當(dang)表(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高(gao)至(zhi)(zhi)失磁(ci)(ci)(ci)溫(wen)(wen)度(du)時，加熱(re)(re)(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被分為兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)失磁(ci)(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與其相連的(de)(de)(de)未(wei)失磁(ci)(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失磁(ci)(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)(qiang)度(du)顯著下降，使(shi)(shi)得最(zui)大渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)(qiang)度(du)及加熱(re)(re)(re)(re)最(zui)強(qiang)(qiang)烈(lie)的(de)(de)(de)地(di)方(fang)轉移(yi)至(zhi)(zhi)兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界(jie)處，這時，該(gai)處溫(wen)(wen)度(du)又快速上升(sheng)，從而(er)使(shi)(shi)加熱(re)(re)(re)(re)高(gao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內(nei)移(yi)動，這種因渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)(qiang)度(du)向(xiang)(xiang)內(nei)不斷移(yi)動而(er)引起(qi)工(gong)(gong)(gong)件加熱(re)(re)(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內(nei)移(yi)動的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)件加熱(re)(re)(re)(re)方(fang)式稱“透人式加熱(re)(re)(re)(re)”。當(dang)失磁(ci)(ci)(ci)高(gao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)超過熱(re)(re)(re)(re)態電流(liu)透入深度(du)δ后繼續加熱(re)(re)(re)(re)時，熱(re)(re)(re)(re)量(liang)總是在δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中析(xi)出，促使(shi)(shi)該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度(du)不斷升(sheng)高(gao)。
在(zai)這(zhe)種透(tou)人式(shi)加(jia)(jia)熱使(shi)工件(jian)表層溫度(du)升高的同時，還(huan)存在(zai)正常的熱傳導過(guo)程(cheng)，使(shi)加(jia)(jia)熱層的厚(hou)度(du)不斷向里(li)延伸，從而(er)完(wan)成(cheng)感應加(jia)(jia)熱工件(jian)表面(mian)達到淬(cui)火溫度(du)的全過(guo)程(cheng)。
感應加熱(re)的表面加熱(re)層是在失磁條件(jian)下進行的，加熱(re)很緩慢，而又是依靠渦流強(qiang)度向(xiang)內移動的方式傳遞熱(re)量(liang)的，所(suo)以，表面過(guo)熱(re)小。
二、鋼在感應加熱(re)時的(de)組織轉(zhuan)變特點
感(gan)應加(jia)熱的(de)一(yi)個重(zhong)要特(te)(te)征是(shi)加(jia)熱速(su)度快，而鋼(gang)的(de)組(zu)織(zhi)轉變(bian)與加(jia)熱速(su)度有(you)重(zhong)要的(de)關系，所(suo)以，鋼(gang)在感(gan)應加(jia)熱時的(de)組(zu)織(zhi)轉變(bian)有(you)與普通加(jia)熱不同的(de)特(te)(te)點。
1. 感應加熱時奧氏體形成(cheng)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)條件下(xia)，由于轉變溫度(du)升高，過熱(re)度(du)大，奧氏體(ti)的形核和長大速(su)度(du)都會增(zeng)加，但(dan)形核速(su)度(du)比長大速(su)度(du)快得多(duo)，所(suo)以，奧氏體(ti)晶粒會更細一(yi)些。
2. 馬氏體不銹鋼(gang)的感應加熱特(te)點
馬氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼成(cheng)分(fen)中(zhong)(zhong)含有大量的(de)(de)鉻(ge)、鉬、鎳等(deng)合金元(yuan)素，在(zai)(zai)平衡狀態(tai)下(xia)（如退火狀態(tai)），合金元(yuan)素在(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)和碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)布(bu)不同(tong)。形成(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)元(yuan)素，鉻(ge)、鉬等(deng)集中(zhong)(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)(zhong)，不形成(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)元(yuan)素，鎳等(deng)集中(zhong)(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)，加熱(re)形成(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)后，在(zai)(zai)原碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)部分(fen)，形成(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)元(yuan)素濃(nong)度高，不形成(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)元(yuan)素濃(nong)度低。同(tong)時(shi)，合金元(yuan)素在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速度比碳(tan)慢。所以，在(zai)(zai)感應快速加熱(re)時(shi)，要使奧氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)合金元(yuan)素均勻化(hua)(hua)(hua)(hua)，應提(ti)高加熱(re)溫度。
馬氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)含合金元素(su)多(duo)，奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)均(jun)勻化比碳鋼(gang)和合金結構鋼(gang)更困難(nan)。因(yin)此，感應(ying)加(jia)熱(re)前(qian)具備良好的(de)(de)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織尤(you)為重要。鋼(gang)加(jia)熱(re)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形核(he)是(shi)(shi)在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和滲(shen)碳體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)交界面處，所以，原(yuan)始(shi)晶(jing)粒越(yue)細小(xiao)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)與(yu)滲(shen)碳體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)相界面越(yue)多(duo)，奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形核(he)越(yue)多(duo)，而(er)且，合金元素(su)原(yuan)子擴(kuo)散距離也越(yue)短，奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)形成和均(jun)勻化過程也就(jiu)越(yue)快(kuai)。可見，細晶(jing)粒的(de)(de)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織對(dui)提高感應(ying)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)的(de)(de)質量很重要。特(te)別是(shi)(shi)如果原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織粗大，有帶(dai)狀組(zu)(zu)織、魏氏(shi)組(zu)(zu)織、大塊鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)等情況(kuang)時，感應(ying)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)容易產(chan)生過熱(re)或淬(cui)(cui)火(huo)軟點組(zu)(zu)織不均(jun)等缺(que)陷。
因(yin)此，馬氏體不銹鋼感應加熱淬火前應進行調質處(chu)理。
