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(ying)化不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感(gan)應加熱(re)原理
當感(gan)應(ying)(ying)圈中通過交(jiao)(jiao)變(bian)電(dian)流(liu)時，在(zai)(zai)(zai)其周(zhou)圍和內部(bu)（如感(gan)應(ying)(ying)圈中的工(gong)(gong)件(jian)(jian)）就產生與電(dian)流(liu)變(bian)化頻率相同(tong)的交(jiao)(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)，這(zhe)個(ge)磁(ci)場(chang)又(you)(you)使工(gong)(gong)件(jian)(jian)內部(bu)產生電(dian)場(chang)即感(gan)應(ying)(ying)電(dian)動勢，由(you)于金屬是導體，這(zhe)個(ge)電(dian)動勢又(you)(you)會在(zai)(zai)(zai)工(gong)(gong)件(jian)(jian)內部(bu)產生電(dian)流(liu)。這(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)的電(dian)路在(zai)(zai)(zai)工(gong)(gong)件(jian)(jian)內部(bu)是閉合(he)的，又(you)(you)稱之(zhi)為渦流(liu)。渦流(liu)使工(gong)(gong)件(jian)(jian)產生大量的熱。對鋼鐵(tie)材料（鐵(tie)磁(ci)材料）來(lai)說，除渦流(liu)的熱效(xiao)應(ying)(ying)外，還存在(zai)(zai)(zai)“磁(ci)滯(zhi)現象”引起的熱效(xiao)應(ying)(ying)。
渦(wo)流(liu)有(you)其特點(dian)，如表(biao)面效(xiao)應(ying)（集膚效(xiao)應(ying)）使渦(wo)流(liu)會(hui)集中在表(biao)面一定深度，叫渦(wo)流(liu)透入深度，這個(ge)深度也稱(cheng)電流(liu)透人深度δ,電流(liu)透入深度δ與交變(bian)電流(liu)頻率(lv)f、工(gong)件材料的(de)電阻率(lv)p及導磁率(lv)μ有(you)一定的(de)關(guan)系(xi)。
鋼鐵(tie)材料的(de)(de)電阻率p與(yu)溫(wen)度成正比，隨材料溫(wen)度的(de)(de)升(sheng)高而增加，而磁(ci)導率μ在失(shi)磁(ci)點(dian)(dian)以(yi)下(xia)基本不變，但到失(shi)磁(ci)點(dian)(dian)時(shi)突然下(xia)庫，約為1,因此，當工件溫(wen)度達(da)到失(shi)磁(ci)點(dian)(dian)時(shi)，渦流透入(ru)深(shen)度δ明顯(xian)增加。
無論是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)失磁(ci)(ci)點以下(xia)(xia)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)還是(shi)(shi)在(zai)(zai)(zai)失磁(ci)(ci)點以上(shang)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，渦(wo)流(liu)都集中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)(zai)工件表層中(zhong)(zhong)，隨與(yu)表面(mian)距(ju)離的(de)(de)增大(da)而(er)急劇(ju)下(xia)(xia)降(jiang)。可(ke)以近似地認為，渦(wo)流(liu)只在(zai)(zai)(zai)δ的(de)(de)薄層中(zhong)(zhong)通(tong)過，層外沒有渦(wo)流(liu)。而(er)渦(wo)流(liu)所產生的(de)(de)熱(re)量與(yu)渦(wo)流(liu)強度(du)(du)的(de)(de)平方成(cheng)正比，所以，自(zi)表面(mian)向里，由(you)渦(wo)流(liu)產生的(de)(de)熱(re)量下(xia)(xia)降(jiang)更快、更明(ming)顯，甚至有人認為，渦(wo)流(liu)產生熱(re)量的(de)(de)85%以上(shang)集中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)(zai)δ的(de)(de)厚度(du)(du)內。
感應(ying)渦流的特性決定了(le)感應(ying)加(jia)熱(re)(re)過(guo)程為透人式加(jia)熱(re)(re)和傳導式加(jia)熱(re)(re)并存的加(jia)熱(re)(re)過(guo)程。
當(dang)(dang)感(gan)應(ying)圈內的工(gong)件(jian)產(chan)生渦流的瞬間(jian)，渦流集中(zhong)在工(gong)件(jian)的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)最(zui)強，向(xiang)里(li)逐漸減弱，工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)開始升(sheng)高，當(dang)(dang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)升(sheng)高至失(shi)(shi)磁(ci)(ci)溫(wen)(wen)(wen)度(du)時(shi)，加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)被分為(wei)兩層(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)的失(shi)(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)和與其(qi)相連的未失(shi)(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)。由于(yu)失(shi)(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)的渦流強度(du)顯著下降，使(shi)得最(zui)大渦流強度(du)及加熱(re)(re)最(zui)強烈(lie)的地方轉移(yi)至兩層(ceng)(ceng)(ceng)交界(jie)處(chu)，這時(shi)，該(gai)處(chu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)又快速上升(sheng)，從而使(shi)加熱(re)(re)高溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)內移(yi)動(dong)，這種因渦流強度(du)向(xiang)內不(bu)斷(duan)移(yi)動(dong)而引(yin)起工(gong)件(jian)加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)內移(yi)動(dong)的工(gong)件(jian)加熱(re)(re)方式稱“透人式加熱(re)(re)”。當(dang)(dang)失(shi)(shi)磁(ci)(ci)高溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)超過熱(re)(re)態(tai)電(dian)流透入深(shen)度(du)δ后繼續加熱(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)量總是(shi)在δ層(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)析出，促使(shi)該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)(wen)度(du)不(bu)斷(duan)升(sheng)高。
在這種(zhong)透人式加(jia)熱使(shi)工件表(biao)層(ceng)溫度(du)(du)升(sheng)高的同時，還存在正(zheng)常的熱傳(chuan)導過程，使(shi)加(jia)熱層(ceng)的厚度(du)(du)不斷向里延伸，從而完(wan)成感應加(jia)熱工件表(biao)面達到淬火溫度(du)(du)的全過程。
感應加(jia)熱的表面加(jia)熱層是在失磁條件下進行的，加(jia)熱很緩(huan)慢，而又是依(yi)靠渦流強度向內(nei)移動的方式傳遞熱量的，所以，表面過熱小。
二(er)、鋼在(zai)感(gan)應加熱時(shi)的組(zu)織轉(zhuan)變(bian)特點
感應(ying)加(jia)熱(re)的一個(ge)重要特征是加(jia)熱(re)速(su)度快，而(er)鋼(gang)的組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)與加(jia)熱(re)速(su)度有重要的關系，所(suo)以，鋼(gang)在(zai)感應(ying)加(jia)熱(re)時的組織(zhi)轉(zhuan)變(bian)有與普(pu)通(tong)加(jia)熱(re)不同(tong)的特點(dian)。
1. 感應加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)(su)加熱(re)條件下，由于轉變溫度(du)(du)(du)(du)升(sheng)高，過熱(re)度(du)(du)(du)(du)大(da)，奧(ao)氏體的形(xing)核和長大(da)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)都會增(zeng)加，但形(xing)核速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)比長大(da)速(su)(su)度(du)(du)(du)(du)快(kuai)得多，所以，奧(ao)氏體晶粒會更細(xi)一些。
2. 馬(ma)氏(shi)體不銹鋼的感(gan)應(ying)加熱(re)特點
馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼成(cheng)(cheng)分(fen)中(zhong)(zhong)含有大量的(de)(de)鉻、鉬(mu)、鎳(nie)等合金(jin)元(yuan)(yuan)素，在(zai)平(ping)衡狀態(tai)下（如退(tui)火狀態(tai)），合金(jin)元(yuan)(yuan)素在(zai)鐵素體(ti)和(he)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)布不(bu)同(tong)。形成(cheng)(cheng)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素，鉻、鉬(mu)等集中(zhong)(zhong)分(fen)布在(zai)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)，不(bu)形成(cheng)(cheng)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素，鎳(nie)等集中(zhong)(zhong)分(fen)布在(zai)鐵素體(ti)中(zhong)(zhong)，加(jia)熱形成(cheng)(cheng)奧氏(shi)體(ti)后，在(zai)原碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)部(bu)分(fen)，形成(cheng)(cheng)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素濃度高(gao)，不(bu)形成(cheng)(cheng)碳(tan)(tan)化物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素濃度低。同(tong)時，合金(jin)元(yuan)(yuan)素在(zai)奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速度比碳(tan)(tan)慢。所以，在(zai)感應快速加(jia)熱時，要使奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)合金(jin)元(yuan)(yuan)素均勻化，應提(ti)高(gao)加(jia)熱溫度。
馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼含(han)合(he)金元素(su)多(duo)，奧氏體(ti)均(jun)勻化(hua)比碳(tan)鋼和(he)合(he)金結構(gou)鋼更(geng)困難。因此，感(gan)應(ying)(ying)加熱(re)前(qian)具備良好的(de)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)尤(you)為重(zhong)要。鋼加熱(re)奧氏體(ti)形核是在鐵(tie)素(su)體(ti)和(he)滲(shen)碳(tan)體(ti)的(de)交(jiao)界面處，所(suo)以，原(yuan)始(shi)晶粒越(yue)細(xi)小(xiao)，鐵(tie)素(su)體(ti)與(yu)滲(shen)碳(tan)體(ti)的(de)相界面越(yue)多(duo)，奧氏體(ti)形核越(yue)多(duo)，而且，合(he)金元素(su)原(yuan)子擴散距離也越(yue)短，奧氏體(ti)的(de)形成和(he)均(jun)勻化(hua)過程也就越(yue)快。可見(jian)，細(xi)晶粒的(de)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)對提高(gao)感(gan)應(ying)(ying)加熱(re)淬火(huo)的(de)質(zhi)量很重(zhong)要。特別是如果(guo)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)粗大，有帶(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)、魏氏組(zu)(zu)織(zhi)、大塊鐵(tie)素(su)體(ti)等情況時，感(gan)應(ying)(ying)加熱(re)淬火(huo)容易(yi)產(chan)生(sheng)過熱(re)或淬火(huo)軟點(dian)組(zu)(zu)織(zhi)不(bu)均(jun)等缺陷(xian)。
因此，馬氏體不銹鋼感應加熱淬火前應進行調質處理。
