高频感应加热表面淬火
表面淬火设备介绍
5)晶闸管中频电源装置在运行中，能根据负载变化自动调整频率 系统的输出功率一直保持在额定值
器结构示意图及说明。
表4-11 高频感应器结构
表4-11 中频感应器结构
三、感应器基本尺寸的确定
1.感应器与工件之间的间隙确定 表4-13为推荐采用的感应器与零件表面之间间隙的经验
数据。 2.感应器尺寸的确定
(1)感应器直径的确定 加热外圆表面时，感应器的内径 可由下式计算：
加热圆孔表面时，感应器的外径可由下 式计算：
3.前进法:火焰喷嘴和冷却装置沿淬火零件表面作平行移动，一边加 热，一边冷却，淬火零件可缓慢移动和不动。这种方法可以使很长 的工件进行表面淬火(如长轴、机床床身、导轨等)，也适用于大模 数齿轮进行逐齿的淬火。
4.联合法：是指淬火零件绕其轴线作迅速旋转，而喷嘴及喷水装置同时沿 零件轴线平行移动。该法加热比较均匀，可作冷轧辊的表面淬火用。
二、感应器的分类及结构
1 分类 （1）加热方法 同时加热感应器和连续加热感应器
（2）零件加热部位形状 外表面加热感应器 内表面加热感应器 平面加热感应器 特殊形状加热感应器
（3）电源频率 高频 中频
2 结构
（1）.制造感应器用纯铜厚度
纯铜厚度应稍大于感应电流冷态透入深度。
• 高频电流较小，不需要很高的机械强度，可用薄壁纯铜管绕制而 成，也可用薄铜片焊接而成。
如采用多匝时，则匝间距不超过零件与感应器之间的间隙， 以提高效率，一般匝间距为3~6mm。
高频淬火、中频淬火和超音频淬火设备的区别
金属工件都需要进行淬火加热，感应淬火设备是现在厂家选择较多的方式，根据设备频率的不同可分为高频感应淬火设备、中频淬火设备和超音频淬火设备，在选购的时候，有人需要中频淬火设备，有人需要高频淬火设备，当然也有人需要超音频淬火设备，这要根据工件所需的淬火层厚度来决定。
虽然高频淬火设备、中频淬火设备和超音频淬火设备有很大不同，但它们的工作原理是一样的，都使用了感应电流的频率，从而使钢迅速的表面加热和冷却的这一方法。
即通过交流电的一定频率感应线圈，线圈内外会产生相同的交流磁场的频率，如果工件被放置在线圈，工件会诱发由交流电，并加热工件。
感应工件表面深度的当前渗透取决于当前频率(每秒的周期)，较高的频率，电流穿透深度越浅，则硬化层较薄，因此，它是可以选择不同的频率，以达到不同的深度硬化层的，这也就是为什么有人选择中频淬火设备、有人选择高频淬火设备，而还有人选择超音频淬火设备。
郑州星川感应技术有限公司生产有高频淬火设备、中频淬火设备和超音频淬火设备，下面跟大家聊一下高频淬火、中频淬火和超音频淬火设备。
1、高频淬火设备为50-500KHz，硬化层(1.5-2mm)，硬度高的频率，工件不易氧化，变形，淬火的质量，生产效率高，此类设备适用于摩擦的条件下，如一般的小齿轮，轴型(用于45号钢，40Cr钢的材料)。
2、超音频淬火设备30～36kHz，硬度层(1.5-3mm)。
淬硬层能沿工件轮廓分中小模数齿轮表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)，或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性，及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。
3、中频淬火设备为1-10KHz，硬化层深度(3-5mm)的频率，此类设备适用于轴承部件，如曲轴，大齿轮的压力负荷，磨床主轴等(在材料为45号钢，40Cr钢，9Mn2V和球墨铸铁)。
选择哪个频段的淬火设备由客户自己决定，选择哪家产品也由客户决定，某一频段的淬火设备由淬火工件决定，产品质量好坏客户需要认真辨别，选择信得过的，可靠的厂家，优质的产品才能使自己的工作效率更高。
高频感应加热表面淬火实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除高频感应加热表面淬火实验报告篇一：高频感应加热表面淬火-验证高频感应加热表面淬火一、实验目的1、了解感应加热的原理；2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频率之间的关系；3、了解淬硬层深度的测定方法；4、掌握高频感应加热淬火的方法。
二、实验原理1.电磁感应当感应线圈通以交流电时，在感应线圈的内部和周围同时产生与电流频率相同的交变磁场，将工件置于高频感应线圈内，受电流交变磁场的作用，在工件内相应地产生感应电流，这种感应电流在金属工件内自行闭合，称为涡流。
其感应电动势瞬时值为：d?e??Kd?式中，K-比例系数；ф-工件上感应电流回路包围面积上的总磁通；dф/dτ-磁通量变化率；负号表示感应电动势方向与磁通量变化率方向相反。
工件中感应出来的涡流方向，在每一瞬时和感应线圈中的电流方向相反。
涡流强度If取决于感应电动势(e)及工件涡流回路的电抗(Z)，而电抗Z由电阻R和感抗(xL)组成，则涡流强度：eeIf??Z2R2?xL2.表面效应涡流强度If随高频电磁场强度由工件表面向内层逐渐减小而相应减小的规律称为表面效应或集肤效应。
离表面x 处的涡流强度：x?Ix?I0?e式中，I0-表面最大的涡流强度；x-到工件表面的距离；Δ-与工件材料物理性质有关的系数。
所以，当x=0时，Ix=I0当x＞0时，Ix＜I01?0.368(:高频感应加热表面淬火实验报告)I0e工程规定，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的36.8%(即1I0?)时，由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。
e 在感应加热实践中，钢中电流透入深度的计算常常使用下列简化公式：20在20℃时：?20?(mm)f500在800℃时：?20?(mm)f?当x=Δ时，Ix?I0?式中，f-感应线圈交流电频率。
3.淬硬层深度工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面分布有关，一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。
感应加热表面淬火.
心部具有足够的塑形和韧性。
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表面淬火后的残余应力
热应力：淬火冷却时体积收缩，表面热应力为拉应力。 组织应力：形成马氏体时体积膨胀，在表面形成压应力。
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感应加热表面淬火原理 简介：工件在感应线 圈中，在高频交流磁场 的作用下，产生很大的 感应电流（涡流），并 因集肤效应而集中分布 于工件表面，使受热区 迅速加热到钢的相变临 界温度Ac3或Acm之上 (奥氏体化)，然后在冷 却介质中快速冷却，使 工件表层获得马氏体。
主要研究的是浅硬化层的疲劳强度以及其 疲劳断裂机制。
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A：0.13s 0.7mm B：0.30s 1.2mm C： 0.37s 1.5mm D：0.67s 1.8mm E：1.5s
硬化层受加热时间的影响，同时硬化层也影响着残 余压应力的分布。
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疲劳强度随着硬化层的 深度增加而增加。
表面压应力一般能提高 材料的抗疲劳性能，A， B样品的的残余压应力在 1000Mpa左右，他们的 抗疲劳性能相对于原样 品却没有提高多少！
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参考文献
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高频淬火——精选推荐
表面淬火－高频一：感应加热设备1：高频感应加热设备——是将一个50Hz工频电流转换为电流频率在200000~300000Hz范围内调整的电器设备。
电流透入深度约为0.5~1.0mm，主要用于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火。
2：中频感应加热设备——以发电机式中频设备用的最多。
这种设备依靠特制发电机输出频率固定的中频电流。
工作电流频率在1000~8000Hz。
电流透入深度约为2.5~3.5mm，主要用于中、小模数齿轮、凸轮轴、花键轴、曲轴和轴类零件的表面淬火。
3：工频感应加热设备——工频设备结构简单，所用电源由电网直接提供，无需进行频率转换。
工作电流频率为50Hz。
电流透入深度约为80~100mm，主要用于大型轧辊和柱塞的表面淬火。
二：哪些工件适合表面淬火1：在弯曲交变载荷下或扭转交变载荷下工作的零件。
要求即有良好的力学性能，又有良好的耐磨性。
该类零件经正火或调质后表面淬火加低温回火，零件心部组织为细珠光体或回火索氏体，表层组织为回火马氏体。
2：表面淬火的关键是快速加热。
快速加热的关键是热源以很高的功率密度向工件供热，使工件表层在短时间内接受到相当高的热量。
三：表面淬火加热的感应器的设计要求及注意事项1：感应器主要由感应圈汇流条和冷却水管三部分组成。
感应圈的电流密度高达6000A/m㎡,常用黄铜管或紫铜管制造。
管截面呈矩形，管壁厚度为≈0.5mm(高频)或≈1.5mm（中频）。
汇流条的功能是将输出电流导入感应器。
它的长度要尽量小，截面面积应足够大，间隙可取为1.5~3mm。
目的是减小由它的阻抗产生的电耗。
冷却水管是向感应圈中通人冷却水，防止温度升高而畸变或烧穿。
2：感应器与工件之间必须有一定的间隙，而且各处的间隙应均匀一致。
否则间隙较小的部位表面电流密度将大于其他部位，从而使工件表面加热不均匀。
3：对于加热外圆表面的感应器，工件直径小于30mm时，间隙可取为1.5~2.5mm；工件直径大于30mm时，间隙可取为2.5~5mm。
表面淬火
3、高频感应加热表面淬火后的组织和性能
快速加热时钢的相变特点
1）临界温度升高，转变在较宽的温度范围内完成 2）奥氏体晶粒较细 3）奥氏体成分不均匀
ρ—工件电阻率 μ——工件的相对导磁率 f——电流频率 可见： 1）f愈高， δ小，淬硬层深度越浅。 2） ρ愈大， μ愈小，δ越大。
工频：50Hz，功率密度0.1～100W/cm2； 中频：＜10kHz，功率密度＜ 5 W/cm2；
3.3、表面淬火
3.3 、表面淬火 3.3、表面淬火
• 要点：用快速加热法，使零件表面层很快地达到淬火温 度（A化），在热量传至内部之前，立即冷却使表 面层淬硬。 • 材料：中碳钢及中碳合金钢，如40、45、40Cr。 感应加热 • 分类（加热方法） 火焰加热 激光加热
（一）感应加热表面淬火
感应加热表面淬火示意图
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集肤效应示意图
表面淬火的发展
感应淬火原
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金属热处理工艺 , SMSE,CUMT
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回
金属热处理工艺 , SMSE,CUMT
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2、分类（按电源频率）
预处理： 表面淬火前，须对零件进行正火或调质处理，以保证 零件心部具有良好的综合性能。 硬化层深度的确定： 抗磨损：1～6.5mm 抗疲劳：2～12mm 感应加热淬火温度 由于感应加热速度快，但组织转变又具有热滞后，为使组织 转变充分，所以感应加热温度应比常规加热温度提高30～50℃。 后处理： 表面淬火后，一般要对零件进行低温（160～200 ℃）回火 处理，以降低淬火应力和脆性。
高频淬火原理
高频淬火原理高频淬火是一种常用的金属热处理方法，通过高频感应加热和快速冷却，使金属件表面或整体达到一定的硬度和强度。
其原理主要包括感应加热原理和淬火原理两个方面。
首先，我们来看看高频感应加热原理。
高频感应加热是利用高频电流在金属导体内部产生的涡流损耗来实现加热的过程。
当金属导体置于变化磁场中时，导体内部就会产生涡流，并且导体内部电阻会使涡流产生热量，从而实现加热的效果。
而高频感应加热的优点在于加热速度快、效率高、加热均匀，可以实现局部加热，对金属材料的变形影响小，因此被广泛应用于金属热处理领域。
其次，我们来了解一下高频淬火的原理。
在高频感应加热的作用下，金属表面或整体被加热至临界温度以上，然后迅速放入冷却介质中进行淬火。
淬火的目的是通过快速冷却来使金属组织发生相变，从而达到提高硬度和强度的效果。
在快速冷却的过程中，金属晶粒会变得更加细小，晶界也会更加清晰，从而提高了金属的硬度和强度。
同时，淬火也会产生残余应力，这些应力可以提高金属的抗拉强度和抗疲劳性能。
总的来说，高频淬火的原理是通过高频感应加热使金属达到临界温度，然后迅速进行淬火，从而改善金属的组织结构，提高硬度和强度。
高频淬火不仅适用于表面硬化处理，还可以用于整体热处理，具有加热速度快、效率高、加热均匀等优点。
因此，在工业生产中被广泛应用于汽车零部件、机械零件、工具等领域。
在实际应用中，需要根据不同金属材料的特性和工件的要求来选择合适的淬火工艺参数，包括加热温度、保温时间、冷却介质等。
同时，还需要注意淬火后的回火处理，以消除残余应力和提高金属的韧性和塑性。
只有在淬火工艺和回火工艺相结合的情况下，才能实现对金属材料性能的全面提升。
综上所述，高频淬火作为一种重要的金属热处理方法，其原理包括高频感应加热和淬火两个方面。
通过淬火处理，可以有效提高金属件的硬度和强度，改善其性能，因此在工程领域具有重要的应用价值。
齿轮齿面高频淬火工艺
齿轮齿面高频淬火工艺齿轮作为机械传动系统中重要的零部件，其质量和性能直接关系到整个机械设备的运行效果。
为了提升齿轮的硬度和耐磨性，高频淬火工艺应运而生。
本文将介绍齿轮齿面高频淬火工艺的原理、过程和应用。
一、原理齿轮齿面高频淬火工艺是利用高频电磁感应加热的原理，在齿轮齿面上形成高温区域，然后迅速冷却，使齿面达到所需的硬度。
其主要原理如下：1. 高频电磁感应加热：通过高频电源产生高频电流，经过感应线圈产生高频磁场，齿轮齿面在高频磁场中感应出涡流，从而产生热量。
2. 热传导：齿面所产生的热量会迅速传导到整个齿轮，使齿轮表面温度升高。
3. 快速冷却：通过喷水、喷气等方式进行快速冷却，使齿轮齿面迅速冷却至所需的温度，形成高硬度。
二、过程齿轮齿面高频淬火工艺的过程一般包括以下几个步骤：1. 准备工作：选择适合的高频电源和感应线圈，根据齿轮的材质和尺寸确定加热参数。
2. 加热：将齿轮放置在感应线圈中，开启高频电源，使齿面产生高温区域，加热时间一般为几秒至几十秒。
3. 冷却：加热后立即进行快速冷却，可以通过喷水、喷气等方式进行，冷却时间一般为几秒至几十秒。
4. 温度控制：通过控制加热时间和冷却时间，控制齿轮齿面的温度，以达到所需的硬度。
三、应用齿轮齿面高频淬火工艺在机械制造领域中有着广泛的应用，主要体现在以下几个方面：1. 提升齿轮硬度：高频淬火可以使齿轮表面的硬度显著提高，提高齿轮的耐磨性和承载能力，延长齿轮的使用寿命。
2. 改善齿轮的表面质量：高频淬火可以消除齿轮表面的毛刺和氧化层，提高齿面的光洁度和平整度，减小齿轮的摩擦和噪音。
3. 提高生产效率：高频淬火具有加热速度快、冷却均匀等优点，可以大幅度提高齿轮的生产效率，缩短生产周期。
4. 适用于各种材质和尺寸的齿轮：高频淬火适用于各种材质的齿轮，包括低碳钢、高碳钢、合金钢等，也适用于各种尺寸的齿轮，从小型齿轮到大型齿轮都可以进行高频淬火处理。
齿轮齿面高频淬火工艺通过高频电磁感应加热和快速冷却的方式，可以提升齿轮的硬度和耐磨性，改善齿轮的表面质量，提高生产效率，适用于各种材质和尺寸的齿轮。
感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法 (1)
感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法硬度不足火软点、软带1.淬火件含碳量过低应预先化验材料化学成分，保证淬火件ωc＞0.4%2.表面氧化、脱碳严重淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮3. 加热温度太低或加热时间太短正确调整电参数和感应器与工件件相对运动速度，以提高加热温度和延长保温时间。
可以返淬，但淬前应进行感应加热退火。
4.零件旋转速度和零件（感应器）移动速度不协调而形成软带调整零件转速和零件（或感应器）移动速度。
5.感应圈高度不够火感应器中有氧化皮适当增加感应圈高度，经常清理感应器。
6.汇流条之间距离太大调整汇流条之间距离为1-3mm。
7.淬火介质中优杂质或乳化剂老化更滑淬火介质。
8.冷却水压力太低锅冷却不及时增加水压，加大冷却水流量，加热后及时喷水冷却。
9.零件在感应器中的位置偏心或零件弯曲严重调整零件和感应器的相对位置，使个边间隙相等；如是零件弯曲严重，淬火钱应进行校直处理。
淬硬层深不足1.频率过高导致涡流透入深度过浅调整电参数，降低感应加热频率。
2.连续淬火加热时零件与感应器之间相对运动速度过快采用预热-加热淬火。
3.加热时间过短可以返淬，但返淬前应金属感应加热退火。
淬硬层剥落产生的原因是表面淬硬层硬度梯度太大，或硬化层太浅，表面马氏体组织导致体积膨胀等。
应对措施是正确调整电参数，采用预热-加热淬火，加深过渡层深度。
淬火开裂1.钢中碳和锰的含量偏高可在试淬试调整工艺参数，也可调整淬火介质，2.钢中夹杂物多、呈网状或成分有偏析或含有有害元素多检查非金属夹杂物含量和分布状况，毛坯需要反复锻造。
3.倾角处或键槽等尖角处加热时出现瞬时高温而淬裂中尖角倒圆，淬火前用石棉绳火金属棒料堵塞沟槽、空洞。
4.冷却速度过大而且不均匀降低水压，减少喷水量，缩短喷水时间。
5. 淬火介质选择不当更具工艺要求选择合适的淬火介质。
6.回火不及时或回火不足淬火后应及时回火，淬火与回火之间的停留时间，对于碳钢或铸件不应超过4h，合金钢不应超过0.5h。
感应加热表面淬火
目 录
Contents
第一章：请第在一此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火简介
第二章：请第在二此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火技术
第三章：请第在三此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火案例
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感应加热表面淬火简述
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感应加热表面淬火简介
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一、感应加热的基本原理 感应加热的物理基础 将工件放在感应器中，当感应器中
通过交变电流时，在其内部产生交 变磁场，由交变磁场激发的感应电 势将在工件的表面产生感应电流， 这种电流又称涡流。因为工件材料 的电阻很小，所以不大的感应电势 便造成强度很大的涡流，从而释放 出大量的焦耳热，使工件表面层温 度迅速升高。
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应越显著。
2、邻近效应 电流瞬时方向相反时，则最大电流密度就出现在两导体相邻
的一面； 当导体内电流的瞬时方向相同，则最大电流密度将出现在两
导体相背的一面。 这种电流向一侧集中的现象叫邻近效应。 导体内电流的频率越高、导体间距越小，邻近效应越明显。
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3、圆环效应 圆环效应:当交变电流通过环形导体时，电流在导体横截面上的
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感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀芯表温差极小。应用 温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。中频电炉 加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等 优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的 金属加热设备。
感应加热表面淬火采用新型IGBT器件，不采用可控硅；IGBT为自关断 器件，本身比可控硅损耗小。再一个就是采用串联谐振，串联谐振为 电压型谐振，比并联谐振节电。采用前级不可控全桥整流，省去了庞 大的电抗器，不会在整流段引起波形的变形，没有关断角的削波现象， 并且用大电容滤波，因此谐波数小，降低了对电网的干扰，提高了功 率因数。本设备功率因数很高，高达95%以上，无功很小。
感应表面淬火缺陷种类及原因
1.材料（由于钢中含碳量低，或加热时溶入奥氏体中的含碳量过低）
硬度不足 2.形状不均匀（如凸轮形状不对称，齿轮有突出的及凹下的部分）
3.过渡层不合适（由于电气参数控制不好，过渡层出现过厚或过薄）
1.淬火方法（由于连续淬火时，上下移动速度太快）
2.加热时间（由于加热持续时间太短）
硬化层深度不 够
3.冷却介质的种类、温度及方法不适合
4.形状尺寸及质量效应
5.材料（选择碳钢与铬钢有差别）
赵广为 20181208
感应加热表面淬火所产生的缺陷种类及原因 (1)
1.淬火裂纹（包括淬火后放置一定时间后所出现的裂纹）
裂纹 2.回火裂纹
3.研磨裂纹
缺
熔化
1.过热熔化
陷
2.接触熔化
种
变形
1.变形过大
类
2.变形矫正不良
1.硬度不均匀
硬度 2.硬化范围不够
3.硬化不足
硬化层
硬化层深度不够
1.材质
2.形状（指几何形状不对称，厚薄不均匀，尺寸相差悬殊等） 淬火裂纹及淬 3.加热温度不均匀 火后放置所生
4.感应器短路（由于绝缘程度不高）
感应加热表面淬火所产生的缺陷种类及原因 (2)
1.加热不均匀
2.冷却不均匀
3.高频淬火前的预先热处理不当 变形过大
4.感应器与电源变压器配合不良
5.零件形状（非对称、偏心形状）
6.淬火顺序不合适
1.冷矫直（冷矫直后在高频淬火又出现变形） 变形矫正不良
2.矫正方法不良
因
没全部消除）
1.形状（薄壁、尖角部分、孔洞附近、端部等）
过热熔化 2.加热方法（上下或左右移动不均、移动慢的部位状不良，或零件与感应器的间隙过小，
第六章 答 案 1.用 45 钢制造机床齿轮,其工艺
第六章 答 案1．用 45 钢制造机床齿轮，其工艺路线为：锻造—正火—粗加工一调 质一精加工—高频感应加热表面淬火一低温回火—磨加工。
说明各热处理 工序的目的及使用状态下的组织。
答：锻造后的 45 钢硬度较高，不利于切削加工，正火后将其硬度控制 在 160-230HBS 范围内， 提高切削加工性能。
组织状态是索氏体。
粗加工后， 调质处理整个提高了 45 钢强度、硬度、塑性和韧性，组织状态是回火索氏 体。
高频感应加热表面淬火是要提高 45 钢表面硬度的同时，保持心部良好 的塑性和韧性。
低温回火的组织状态是回火马氏体，回火马氏体既保持了 45 钢的高硬度、高强度和良好的耐磨性，又适当提高了韧性。
2．常用的合金元素有哪些？其中非碳化物形成元素有一一一：碳化物 形成元素有一一一；扩大 A区元素有——；缩小 A区元素在一一。
答：常用的合金元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛、镍、硅、 铝、钴、镍、氮等。
其中非碳化物形成元素有：镍、硅、铝、钴等；化物 形成元素有：锰、铬、钼、钨、钒、铌、锆、钛等；扩大 A 区元素有：镍、 锰、碳、氮等；小 A 区元素有：铬、铝、硅、钨等。
3．用 W18Cr4V 钢制作盘形铣刀，试安排其加工工艺路线，说明各热 加工工序的目的，使用状态下的显微组织是什么？为什么淬火温度高达 1280℃？淬火后为什么要经过三次 560℃回火？能否用一次长时间回火代 替？答：工艺路线:锻造十球化退火 → 切削加工→淬火+多次 560℃回火→喷砂→磨削加工→成品热处理工艺：球化退火:高速钢在锻后进行球化退火，以降低硬度，消除锻造应力， 便于切削加工，并为淬火做好组织准备。
球化退火后的组织为球状珠光体。
淬火和回火:高速钢的优越性能需要经正确的淬火回火处理后才能获 得。
淬火温度高（1220-1280℃）的原因是：合金元素只有溶入钢中才能有 效提高红硬性，高速钢中大量的 W、MO、Cr、V 的是难熔碳化物，它们只有 在 1200℃以上才能大量地溶于奥氏体中，使奥氏体中固溶碳和合金元素含 量高，淬透性才会非常好；淬火后的马氏体才会强度高，且较稳定，所以 淬火加热温度一般为 1220-1280℃。
40cr轴高频淬火技术要求
40cr轴高频淬火技术要求40Cr轴是一种常用的工程材料，在许多行业中都得到广泛应用。
为了提高40Cr轴的硬度和耐磨性，高频淬火技术被引入其中。
本文将介绍40Cr轴高频淬火技术的要求和应用。
高频淬火技术是一种通过电磁感应加热工艺来进行热处理的方法。
在40Cr轴的加工过程中，高频淬火技术可以显著提高其硬度和耐磨性，从而增强其使用寿命和性能。
高频淬火技术要求对40Cr轴进行适当的加热和冷却处理。
通过高频感应加热，可以使40Cr轴的表面温度迅速升高，达到淬火温度。
然后，在保持一定温度的情况下，通过水冷或油冷等方式迅速冷却，使40Cr轴的组织结构发生相变，从而获得高硬度和均匀的组织。
高频淬火技术要求对40Cr轴进行适当的预处理。
在淬火之前，需要对40Cr轴进行充分的退火处理，以去除内部的应力和结构缺陷。
这样可以确保40Cr轴在高频淬火过程中获得更好的性能和稳定性。
高频淬火技术还要求对40Cr轴进行适当的工艺控制和参数调整。
在淬火过程中，需要根据40Cr轴的尺寸、形状和用途等因素，合理选择加热功率、加热时间和冷却介质等参数。
只有在正确的工艺条件下，才能获得理想的淬火效果和性能提升。
40Cr轴高频淬火技术的应用非常广泛。
它可以应用于制造业的各个领域，如机械制造、汽车制造和航空航天等。
通过高频淬火技术，40Cr轴的硬度和耐磨性得到显著提高，使其在高强度和高负荷环境下具有更好的耐久性和可靠性。
40Cr轴高频淬火技术是一种能够提高40Cr轴硬度和耐磨性的重要工艺。
它要求对40Cr轴进行适当的加热和冷却处理，预处理和工艺控制。
高频淬火技术的应用范围广泛，可以提高40Cr轴在各个行业中的使用性能和寿命。
通过合理的工艺选择和参数调整，高频淬火技术能够为40Cr轴的制造和应用带来更大的价值。
感应加热表面淬火
目 录
Contents
第一章：请第在一此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火简介
第二章：请第在二此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火技术
第三章：请第在三此章处：输入您的标 感应加热表题面淬火案例
2
感应加热表面淬火简述
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3
感应加热表面淬火简介
22
工程上规定，当电流强度从
表面向内部降低到表面最大电流
强度的0.368（即I0/e）时，则
该处到表面的距离称为电流透入
深度δ，单位用mm表示。
50300 f
感应电流的基本特性
23
钢的磁导率和电阻率随温度变化 图 钢的磁导率，电阻率与加热
而变化。电阻率随温度升高而增 大，在800-900摄氏度时，各类
感应电流（涡流）值： I e e
Z
R2 X 2
Z -自感电抗，Ω； X -零件材料的电阻，Ω；
R -零件材料的电阻，Ω；
涡流在零件上产生的热量：
Q 0.24I 2R
假设无漏磁条件下，1cm高单匝感应圈中零件表面吸收功率为：
P 1.25103 R I 2 f
a
0
R0 -零件半径，cm； μ -零件磁导率，H/m；
本质区别是热态时钢材是顺
磁体，磁导率极低，因此热态比
冷态透入深度大几十倍。
24
感应加热过程分为三个阶段：冷态、 图 高频加热时零件截面电流密
过渡态和热态。
度与温度变化
感应加热开始时，零件处于室温，
电流透入深度很小（冷态电流分布）。
当表面温度升高到达磁性转变温度，加
热层被分为两层，外层磁性消失，而与
高频淬火和中频淬火的区别(交流)
高频淬火和中频淬火的区别1、高频淬火淬硬层浅（1.5~2mm）、硬度高、工件不易氧化、变形小、淬火质量好、 生产效率高，适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类（所用材料 为 45 号钢、40Cr）； 2、中频淬火淬硬层较深（3~5mm），适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、 大齿轮、磨床主轴等（所用材料为 45 号钢、40Cr、9Mn2V 和球墨铸铁）。
感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工 件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺 感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过 感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和涡流的作用，工 件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬火温度，随 即喷水冷却，工件表层被淬硬 感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。
电流频率愈高，集 肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄 因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。
常用感应加热种类及应用见 表 5-3 感应加热速度极快，只需几秒或十几秒。
淬火层马氏体组织细小，机械性能好。
工 件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控制，质量稳定，操作简单， 特别适合大批量生产 常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如 45、40Cr、40MnB 等。
也可用于高碳工 具钢或铸铁件，一般零件淬硬层深度约为半径的 1／10 时，即可得到强度、耐疲劳 性和韧性的良好配合。
感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作高频淬火和中频淬火的区别困难 表 5-3 感应加热种类及应用范围 感应加热类型 常用频率 一般淬硬层深度／m m 应 用 范 围高频感应加热 200～1000kHz 0.5～2.5 零件 中频感应加热 2500～8000Hz 2～10 工频感应加热火 50Hz 10～20中小模数齿轮及中小尺寸的轴类较大尺寸的轴和大中模数齿轮 较大直径零件穿透加热，大直径零件如轧辊、火车车轮的表面淬 超音频感应加热 30～36kHz 淬硬层能沿工件轮廓分 中小模数齿轮 表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性 和塑性(即表面淬火)， 或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即 化学热处理)的方法。
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e If Z
e R X
2 2
出水
淬 火 喷 水 套
Z：涡流回路电抗， R：电阻，XL：感抗 ∵Z很小，∴（涡流）能达到很大。
涡流热效应
Q 0.24 I R
2 f
Q总=Q+Q′，将零件表层加热，
密电 度流
进 水
（Q′磁滞热效应，比涡流热效应小的多）
2、表面效应（集肤效应）
• 涡流强度随高频电磁场强度由零件表面向内层逐渐减小而相 应减小的规律，称为表面效应。 • 交流电频率越高，涡流层越浅—集肤效应。
●感应加热的频率选择及应用
加热方式 （频率范 围） 高频 (200~300KHZ) 超音频 （20~40KHZ） 中频 （2.5~8KHZ） 工频（50HZ） 淬硬层深 度(mm) 0.5~2.5 0.5~2.5 2~8 ≥10~15 应用范围 中小型零件，如小模数齿轮，中小型轴类 同上（能改善淬硬层沿零件轮廊的均匀分布） 直径较大的轴类和模数较大齿轮 较大直径钢材透热及要求淬硬层很深的大直径 零件， （如轧辊、火车车轮等）
Δ L=6
Δ L=6
六、实验注意事项
• 取放试件时注意不要碰伤感应器； • 控制加热时间(温度)不能过长，试件淬火时，动作要 迅速，以免试件表面过热，影响淬火质量； • 淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表面，去掉氧化 皮后再测定硬度值； • 硬度测量一般取3点以上的平均值作为该点硬度值。
七、实验报告要求
• 离表面x处的涡流强度：
x
I x I0 e
• 式中，I0-表面最大的涡流强度；x-到工件表面的距离；Δ-与工件 材料物理性质有关的系数。 • 当x=0时，Ix = I0 • 当x＞0时，Ix＜I0 • 当x=Δ时，工程规定，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡 流强度的36.8%(即)时，由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。
加热时间(温度) 钢种 冷却 方式 (秒) 表面硬度(H RC) (Δ L) Δ L=1 硬 度 法 金 相 法 硬度(H RC) 硬化层 深度(mm) 表面硬度(H RC) Δ L=6 (Δ L) Δ L=1 硬 度 法 金 相 法 (秒 ) 硬度 (HRC) 硬化层 深度(mm) 表面硬 度(HRC) (Δ L) Δ L= 1 Δ L= 2 Δ L= 3 Δ L= 4 Δ L=5 硬 度 法 金 相 法 (秒) 硬度(H RC) 硬化层 深度(mm)
热处理工艺及设备
实验二 高频感应加热表面淬火
一、实验目的
1、了解感应加热的原理； 2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频 率之间的关系； 3、了解淬硬层深度的测定方法； 4、掌握高频感应加热淬火的方法
钢的表面淬火
零件使用性能要求： 高 的 表 面 硬 度 （ HRC50～ 58 ）、强度和疲劳强度，较 好的心部塑性和韧性。 采用热处理工艺：表面淬火
四、实验内容
• 1、高频感应加热淬火测定45号钢和T12 钢工件表面硬度； • 2、测定45号钢和T12钢的硬化层深度。
五、实验步骤
• 全班分成10组，每组一个试样，通过加热时改变各种参数 来改变硬化层深度以及加热温度高低对淬硬层组织的影响 ，经淬火后测表面硬度及硬化组织，并做出硬度分布曲线 • 接通高频感应加热设备电源，接通冷却水，按规定进行 不同的参数选择； • 将工件放入不同的感应器中加热(加热温度由加热时间 进行控制)，加热完毕后喷水冷却； • 将高频感应加热淬火后的工件用砂纸打磨光亮，测定工 件不同参数条件下的表面硬度值和距表面不同深度ΔL( 六等份)对应的硬度值填入表中； • 用金相显微镜观察不同淬火条件下的金相组织并测定工 件不同参数条件下的硬化层深度； • 做出45号钢和T12钢工件的硬度分布曲线。
σ-1 σ
N
火焰加热表面淬火
操作:高温火焰加热工件表面，随后水冷淬火。
特点:（1）方法简单、不需贵重设备。 （2）工件大小不受限制
（3）加热温度不易控制，淬火质量不够稳定。
喷水管、烧嘴移动方向 淬硬层
工件
烧嘴
喷水管
火焰加热表面淬火示意图
三、实验材料实验设备
• • • • • 高频感应加热设备10KW一台； 淬火机床一台； 硬度计2台； 金相显微镜5台； ф8× 100mm,45号钢，T12钢各5根。
• • • • 明确本次实验目的； 实验材料与实验内容； 实验步骤； 分析加热温度与钢种(C%)对硬化层深度的影响并加 以讨论； • 分别绘制出45钢和T12钢硬度分布曲线并加以讨论； • 分析实验中存在的问题； • 实验结论。
特点：
(1)加热速度快、时间短，表面淬火可得极细的马氏体。 (2)工件表面存在残余压应力，可提高疲劳强度 疲劳强度显著↑→使用寿命↑ 如：40Cr钢，φ20mm光滑试样， σ-1值：调质：450-480， 调质+表淬：630Mpa， 40MnB钢制造汽车半轴， 调质改调质+表淬，寿命↑20倍 (3)工件不易氧化、脱碳，变形小。 (4)易于自动化，生产率高。 (5)设备昂贵 (6)不适合形状复杂的工件。
• 在感应加热实践中，钢中电流透入深度的计算常常使用 下列简化公式： 20 20 (mm) • 在： f
C钢：感应加热透入深度（近似公式）：
800 20℃时
500 ~ 600 f
(mm )
f为电源频率（Hz）
3.淬硬层深度
• 工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面分布 有关，一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。 • 与钢的化学成分、淬火规范、工件尺寸等因素有关；如果 加热层较深，在淬硬层中存在马氏体+贝氏体或马氏体+贝 氏体+屈氏体+少量铁素体混合组织。 • 奥氏体化不均匀，淬火后还可以观察到高碳马氏体和低碳 马氏体混合组织。 • 工件经感应淬火后可以用金相法、硬度法或酸蚀发测定或 标定硬化层深度。金相法测定硬化层深度——由表面测至5 0%马氏体区的深度。 • 硬度法测定硬化层深度——按半马氏体区硬度为准。
加 热 淬 火 层 加热感应圈 进水 出水 淬 火 喷 水 套
进 水
轧辊
电 流 密 度
进 水
快速灵活的感应加热表面淬火
高频淬火
火焰加热表面淬火
激光加热表面淬火
感应加热表面淬火
二、实验原理
1、感应加热基本原理
感应线圈通交流电→交变磁场→表面感应电势 瞬时：
d e K dt
进水
感生涡流强度：
Δ L=2
Δ L=2
Δ L=3 45钢 水冷
Δ L=3
Δ L=4
Δ L=4
Δ L=5
Δ L=6
Δ L=6
Δ L=1
Δ L=1
Δ L= 1 Δ L= 2 Δ L= 3 Δ L= 4
Δ L=2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱΔ L=2
Δ L=3 T12 钢 水冷
Δ L=3
Δ L=4
Δ L=4
Δ L=5
Δ L=5
Δ L= 5
Δ L= 6