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(shi)體(ti)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銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應(ying)加(jia)熱原理
當(dang)感應圈(quan)中通過交(jiao)變(bian)電(dian)流時，在(zai)(zai)其周(zhou)圍(wei)和內部(bu)（如感應圈(quan)中的工(gong)件(jian)）就產生與電(dian)流變(bian)化頻率相同的交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)(chang)，這個磁(ci)場(chang)(chang)又使(shi)工(gong)件(jian)內部(bu)產生電(dian)場(chang)(chang)即感應電(dian)動(dong)勢，由于金屬(shu)是導體，這個電(dian)動(dong)勢又會在(zai)(zai)工(gong)件(jian)內部(bu)產生電(dian)流。這種電(dian)流的電(dian)路在(zai)(zai)工(gong)件(jian)內部(bu)是閉合的，又稱之為渦流。渦流使(shi)工(gong)件(jian)產生大(da)量的熱(re)。對鋼鐵材(cai)料（鐵磁(ci)材(cai)料）來說，除渦流的熱(re)效(xiao)應外，還存在(zai)(zai)“磁(ci)滯(zhi)現象(xiang)”引(yin)起的熱(re)效(xiao)應。
渦(wo)流(liu)有其特點，如表面效應（集膚效應）使渦(wo)流(liu)會(hui)集中在表面一定(ding)深度，叫渦(wo)流(liu)透(tou)入深度，這個深度也稱電(dian)流(liu)透(tou)人深度δ,電(dian)流(liu)透(tou)入深度δ與交變電(dian)流(liu)頻率f、工件材料的(de)電(dian)阻率p及導(dao)磁率μ有一定(ding)的(de)關系。
鋼鐵(tie)材料(liao)(liao)的電阻率p與溫(wen)度(du)(du)成正(zheng)比，隨材料(liao)(liao)溫(wen)度(du)(du)的升高(gao)而增(zeng)加，而磁導率μ在失磁點以下基本不變，但(dan)到失磁點時突然下庫，約為1,因此(ci)，當工(gong)件溫(wen)度(du)(du)達(da)到失磁點時，渦流透入深度(du)(du)δ明(ming)顯增(zeng)加。
無論(lun)是(shi)(shi)在失(shi)磁點以(yi)下(xia)的(de)溫(wen)度還是(shi)(shi)在失(shi)磁點以(yi)上(shang)的(de)溫(wen)度，渦(wo)流(liu)都集中在工件表層中，隨與(yu)表面距離的(de)增(zeng)大而(er)急劇下(xia)降(jiang)。可以(yi)近似地認為(wei)，渦(wo)流(liu)只(zhi)在δ的(de)薄(bo)層中通過，層外(wai)沒有渦(wo)流(liu)。而(er)渦(wo)流(liu)所產(chan)生(sheng)的(de)熱量(liang)與(yu)渦(wo)流(liu)強度的(de)平方成(cheng)正比，所以(yi)，自表面向里，由渦(wo)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)熱量(liang)下(xia)降(jiang)更快(kuai)、更明顯，甚至有人(ren)認為(wei)，渦(wo)流(liu)產(chan)生(sheng)熱量(liang)的(de)85%以(yi)上(shang)集中在δ的(de)厚度內。
感應渦流(liu)的特性決定(ding)了(le)感應加(jia)(jia)熱(re)過程為透人式加(jia)(jia)熱(re)和傳導式加(jia)(jia)熱(re)并存的加(jia)(jia)熱(re)過程。
當(dang)感應圈內(nei)(nei)的(de)(de)工件(jian)產生(sheng)渦(wo)流(liu)的(de)(de)瞬間，渦(wo)流(liu)集中(zhong)在工件(jian)的(de)(de)表面層(ceng)(ceng)，且表面最(zui)強(qiang)，向里逐漸(jian)減(jian)弱(ruo)，工件(jian)表面溫度(du)(du)(du)(du)開始升(sheng)高(gao)，當(dang)表面溫度(du)(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)至(zhi)失(shi)磁(ci)溫度(du)(du)(du)(du)時(shi)，加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)被(bei)分為兩(liang)層(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)的(de)(de)失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)和與其相連的(de)(de)未(wei)失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)。由(you)于(yu)失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)的(de)(de)渦(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)顯著下(xia)降，使得最(zui)大渦(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)及加(jia)熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)(de)地方轉移(yi)(yi)至(zhi)兩(liang)層(ceng)(ceng)交界處，這(zhe)時(shi)，該處溫度(du)(du)(du)(du)又快速上升(sheng)，從而(er)使加(jia)熱(re)(re)高(gao)溫層(ceng)(ceng)向內(nei)(nei)移(yi)(yi)動，這(zhe)種因渦(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)向內(nei)(nei)不斷移(yi)(yi)動而(er)引起工件(jian)加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)向內(nei)(nei)移(yi)(yi)動的(de)(de)工件(jian)加(jia)熱(re)(re)方式稱“透人式加(jia)熱(re)(re)”。當(dang)失(shi)磁(ci)高(gao)溫層(ceng)(ceng)厚度(du)(du)(du)(du)超(chao)過熱(re)(re)態(tai)電流(liu)透入深度(du)(du)(du)(du)δ后繼續加(jia)熱(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)量總是在δ層(ceng)(ceng)中(zhong)析(xi)出，促(cu)使該層(ceng)(ceng)溫度(du)(du)(du)(du)不斷升(sheng)高(gao)。
在這種透人式加熱使(shi)工件表層溫(wen)度升高的(de)同時，還(huan)存在正(zheng)常的(de)熱傳導(dao)過程，使(shi)加熱層的(de)厚(hou)度不(bu)斷向里(li)延伸，從(cong)而完成(cheng)感(gan)應(ying)加熱工件表面達到(dao)淬火溫(wen)度的(de)全過程。
感應加熱(re)的表面加熱(re)層(ceng)是在失(shi)磁條件下進(jin)行(xing)的，加熱(re)很(hen)緩(huan)慢，而又是依靠渦(wo)流強度(du)向(xiang)內移動的方式傳(chuan)遞熱(re)量的，所(suo)以，表面過熱(re)小。
二、鋼在感應加熱時的組織轉變特點
感(gan)(gan)應加熱(re)(re)的(de)一個重要特征是加熱(re)(re)速(su)度(du)快，而鋼(gang)的(de)組織轉變與加熱(re)(re)速(su)度(du)有重要的(de)關(guan)系(xi)，所(suo)以，鋼(gang)在(zai)感(gan)(gan)應加熱(re)(re)時(shi)的(de)組織轉變有與普通加熱(re)(re)不同(tong)的(de)特點(dian)。
1. 感應(ying)加熱(re)時奧氏(shi)體形(xing)成(cheng)的特點(dian)
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。
在快速加熱(re)條件下，由于轉(zhuan)變溫度升高(gao)，過(guo)熱(re)度大，奧(ao)(ao)氏(shi)體的形(xing)核和長大速度都(dou)會增加，但形(xing)核速度比(bi)長大速度快得(de)多，所以，奧(ao)(ao)氏(shi)體晶粒(li)會更細(xi)一些。
2. 馬氏(shi)體不銹鋼的感(gan)應(ying)加熱特點
馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼成(cheng)分(fen)(fen)(fen)中(zhong)含(han)有(you)大量的(de)(de)鉻、鉬、鎳等(deng)(deng)合(he)金元(yuan)素(su)(su)，在(zai)(zai)平衡狀態(tai)下（如退火(huo)狀態(tai)），合(he)金元(yuan)素(su)(su)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)和碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布(bu)不同。形(xing)成(cheng)碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)，鉻、鉬等(deng)(deng)集中(zhong)分(fen)(fen)(fen)布(bu)在(zai)(zai)碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)，不形(xing)成(cheng)碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)，鎳等(deng)(deng)集中(zhong)分(fen)(fen)(fen)布(bu)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong)，加(jia)熱形(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)后，在(zai)(zai)原碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)部(bu)分(fen)(fen)(fen)，形(xing)成(cheng)碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)元(yuan)素(su)(su)濃度(du)高，不形(xing)成(cheng)碳化(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)元(yuan)素(su)(su)濃度(du)低(di)。同時，合(he)金元(yuan)素(su)(su)在(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散速度(du)比碳慢。所以，在(zai)(zai)感應快速加(jia)熱時，要使奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)的(de)(de)合(he)金元(yuan)素(su)(su)均(jun)勻化(hua)，應提高加(jia)熱溫(wen)度(du)。
馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)含(han)合金元素(su)多(duo)，奧氏體(ti)均勻(yun)化(hua)比碳鋼(gang)和合金結構(gou)鋼(gang)更困難。因(yin)此，感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)前具備良好的(de)原始(shi)組織尤為重(zhong)要(yao)。鋼(gang)加(jia)(jia)熱(re)奧氏體(ti)形核(he)(he)是(shi)在鐵(tie)素(su)體(ti)和滲碳體(ti)的(de)交(jiao)界面(mian)處，所以，原始(shi)晶(jing)粒越細(xi)(xi)小，鐵(tie)素(su)體(ti)與滲碳體(ti)的(de)相界面(mian)越多(duo)，奧氏體(ti)形核(he)(he)越多(duo)，而且，合金元素(su)原子擴散距離也越短，奧氏體(ti)的(de)形成和均勻(yun)化(hua)過(guo)(guo)程(cheng)也就越快。可見，細(xi)(xi)晶(jing)粒的(de)原始(shi)組織對提(ti)高(gao)感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)淬火(huo)(huo)的(de)質量很(hen)重(zhong)要(yao)。特(te)別是(shi)如果原始(shi)組織粗大(da)，有帶(dai)狀組織、魏氏組織、大(da)塊(kuai)鐵(tie)素(su)體(ti)等(deng)情(qing)況時(shi)，感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)淬火(huo)(huo)容易產生過(guo)(guo)熱(re)或淬火(huo)(huo)軟點組織不(bu)(bu)均等(deng)缺陷。
因此，馬(ma)氏(shi)體不銹鋼感(gan)應加熱淬火前應進行(xing)調(diao)質處理。
