感应加热表面淬火
感应淬火设备原理
感应淬火设备原理感应淬火设备是一种利用感应加热原理实现金属表面淬火的装置。
它是通过电磁感应原理将电能转换为热能，使金属工件表面迅速升温至淬火温度，然后迅速冷却，从而获得所需的淬火效果。
感应加热是利用变化磁场在导体内产生涡流，从而使导体发热的物理现象。
感应淬火设备的基本原理就是利用这一现象对金属工件进行加热。
它主要由感应线圈和电源组成。
感应线圈是感应淬火设备的核心部件。
它是由导体绕成的线圈，通过通电产生交变磁场。
当金属工件靠近感应线圈时，感应线圈中产生的交变磁场会穿透金属工件，导致金属工件表面的电荷发生变化，从而产生涡流。
涡流在金属内部流动时会受到电阻的作用，使金属表面产生剧烈的摩擦热，从而使金属工件表面迅速升温。
金属工件表面的快速加热是感应淬火设备实现淬火的关键。
当金属工件表面温度达到所需的淬火温度时，即停止加热，然后通过喷水或其他冷却介质对金属工件进行快速冷却。
这样可以使金属工件的表面迅速冷却，从而使金属晶体结构发生相变，获得所需的淬火效果。
感应淬火设备具有很高的加热速度和控制精度。
由于感应加热是通过电磁感应产生热能，所以它可以在很短的时间内将金属工件表面加热至所需温度，而且加热过程可以实现自动控制，可以根据需要对加热时间和温度进行精确控制。
这使得感应淬火设备在工业生产中得到广泛应用。
感应淬火设备在金属加工行业有着重要的应用价值。
它可以提高金属零件的硬度和耐磨性，改善其力学性能和表面质量，延长使用寿命。
特别是对于大型和复杂形状的工件，感应淬火设备具有独特的优势，可以实现对工件表面的局部加热，避免了整体加热带来的变形和损坏。
感应淬火设备利用感应加热原理实现金属表面淬火，通过电磁感应产生的交变磁场使金属工件表面迅速加热至淬火温度，然后通过快速冷却获得所需的淬火效果。
它具有加热速度快、控制精度高等优点，在金属加工行业得到广泛应用。
感应加热表面淬火方法
感应加热表面淬火方法
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同时加热淬火法
零件需要淬硬的区域整个被感应器包围，通电加热到淬火温度后迅速冷却淬火。
可以直接从感应器的喷水孔中喷水冷却，也可以将工件移出感应器迅速浸入淬火槽中冷却。
适用于大批量生产。
连续加热淬火法
这种方法是零件与感应器相对移动，使加热和冷却连续不断地进行。
这种方法适用于淬硬区较长，设备功率又达不到同时加热要求的情况。
感应加热淬火的特点：
1．由于马氏体细小和碳化物弥散分布，表面硬度比普通淬火高2~3HRC
2．耐磨性比普通淬火高
3．由于表面是细小隐晶状马氏体，且存在压应力，疲劳强度大大提高
4．缺口敏感性下降
5．质量稳定，没有氧化脱碳，变形小
6．加热速度快、热效率高，节约能源
7．生产率高，易实现机械化与自动化
感应加热淬火适用的材料
中碳钢、低合金结构钢、高碳钢、合金工具钢、铸铁、铜墙铁壁及铜合金、铁基粉末冶金
感应加热淬火加热方式的选择
生产方式：大批量生产
同时加热：工件淬火加热表面积与比功率的乘积≤设备功率时采用
连续加热：工件淬火加热表面积与比功率的乘积>设备功率时采用
生产方式：小批，单件生产
同时加热：在满足工件淬火加热表面积与比功率的乘积≤设备功率的条件下，视工件形状酌情选用
连续加热：
轴类、杆类及尺寸较大平面加热淬火时采用
工件淬火加热表面积与比功率的乘积>设备功率时采用(end)。
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。
5
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。
6
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。
12
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。
13
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！
18
参考文献
[1] Komotori J, Shimizu M, Misaka Y, et al. Fatigue strength and fracture mechanism of steel modified by super-rapid induction heating and quenching[J]. International journal of fatigue, 2001, 23: 225-230. [2] Kristoffersen H, Vomacka P. Influence of process parameters for induction hardening on residual stresses[J]. Materials & Design, 2001, 22(8): 637-644. [3] Coupard D, Palin-luc T, Bristiel P, et al. Residual stresses in surface induction hardening of steels: Comparison between experiment and simulation[J]. Materials Science and Engineering: A, 2008, 487(1): 328339. [4] 刘尚超. 感应深度加热表面淬火工艺与低淬透性钢的应用[J]. 汽 车工艺与材料, 1998 (8): 17-21. [5] 潘邻. 表面改性热处理技术进展[J]. 金属热处理, 2005, 30(C00):23-29. [6] 齐晓华, 魏冠义. 金属零件感应加热表面淬火的应用研究[J]. 漯 河职业技术学院学报, 2011, 10(5): 2感应加热淬火技术特点
感应加热表面淬火原理
《感应加热表面淬火是咋回事呢？》嘿，朋友！今天咱来唠唠感应加热表面淬火原理。
这玩意儿听起来挺高深，其实啊，也不难理解。
咱先说说啥是淬火哈。
淬火呢，就像是给金属来个“大改造”。
把金属加热到一定温度，然后快速冷却，让它变得更硬、更结实。
就像咱锻炼身体一样，经过一番磨练，就更强壮了。
那感应加热表面淬火又是啥呢？简单来说，就是用一种特别的方法给金属表面淬火。
这种方法可神奇啦！它是通过感应线圈来加热金属的。
感应线圈就像一个魔法棒。
当电流通过感应线圈的时候，就会产生磁场。
这个磁场可厉害了，它能让金属内部产生感应电流。
感应电流会让金属发热，就像在金属里面点了一把火。
但是呢，这个火可不是随便烧的哦。
它只在金属的表面烧得旺，里面却不怎么热。
这是为啥呢？因为感应电流主要集中在金属的表面嘛。
所以，这种方法就叫感应加热表面淬火。
当金属表面被加热到一定温度的时候，就赶紧用水或者油来冷却它。
这一冷一热的，金属表面就变得特别硬啦。
就像给金属穿上了一件坚硬的铠甲。
感应加热表面淬火有很多好处呢。
比如说，它可以让金属表面变得很耐磨，不容易被磨损。
这样，用这种金属做的零件就能用得更久啦。
而且啊，这种方法还很精准。
可以只对金属的表面进行淬火，不会影响到里面的结构。
这样就能根据不同的需要，给金属“定制”不同的硬度。
你想想，要是没有感应加热表面淬火，那很多东西都做不好呢。
比如汽车的零件、机器的部件等等。
这些东西都需要很坚硬、很耐磨，才能用得长久。
感应加热表面淬火原理虽然有点复杂，但是真的很有用哦。
它让我们的生活变得更方便，更美好。
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。
感应加热淬火工艺参数选择原则
感应加热淬火工艺参数选择原则一、引言感应加热淬火工艺是一种常用的热处理方法，通过感应加热将金属材料加热至临界温度，然后迅速冷却以提高材料的硬度和强度。
在进行感应加热淬火工艺时，选择合适的工艺参数非常重要。
本文将深入探讨感应加热淬火工艺参数的选择原则，以帮助读者更好地理解和应用该工艺。
二、感应加热淬火工艺参数的分类感应加热淬火工艺参数主要包括感应加热条件和淬火工艺条件两个方面。
其中，感应加热条件包括感应频率、感应电流密度和加热时间；淬火工艺条件包括冷却介质、冷却速度和淬火时间。
三、感应加热条件的选择原则1.感应频率的选择原则–高频率：适用于表面淬火和浅层淬火，具有较高的加热效率和均匀性。
–低频率：适用于深层加热和大尺寸工件，能够提供更高的加热深度，但加热效率较低。
2.感应电流密度的选择原则–适当的电流密度能够提高加热效率和加热速度，但过高的电流密度可能导致材料表面烧伤，过低的电流密度则影响加热效果。
–针对不同材料和工件，应进行试验或参考相关资料确定合适的电流密度范围。
3.加热时间的选择原则–加热时间应根据工件材料和尺寸来确定，过短的加热时间可能导致温度不均匀，过长的加热时间则会浪费能源和时间。
–可通过试验或热处理经验确定合适的加热时间范围。
四、淬火工艺条件的选择原则1.冷却介质的选择原则–冷却介质需要具有足够的热容量和冷却速度，常用的冷却介质有水、油和气体。
–对于不同材料和工件的淬火需求，可选择合适的冷却介质进行处理。
2.冷却速度的选择原则–冷却速度决定了材料的硬化程度，过快或过慢的冷却速度都会影响淬火效果。
–应根据材料的化学成分和热处理要求，选择适当的冷却速度范围。
3.淬火时间的选择原则–淬火时间应根据工件材料和尺寸来确定，过短的淬火时间可能导致材料未完全转变结构，过长的淬火时间则会浪费能源和时间。
–在实际操作中，可以根据试验和经验确定合适的淬火时间范围。
五、感应加热淬火工艺参数选择的考虑因素1.工件材料的性质和要求–不同材料的热导率、比热容和热膨胀系数等性质不同，对感应加热和淬火工艺参数的选择有影响。
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，
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
感应淬火深度计算公式
感应淬火深度计算公式一、感应淬火深度的理论基础。
1. 感应加热原理。
- 感应加热是利用电磁感应现象，当交变电流通过感应器时，会在工件表面产生感应电动势，从而形成感应电流。
根据焦耳定律Q = I^2Rt（其中Q为热量，I为电流，R为电阻，t为时间），工件表面由于电阻的存在而被加热。
由于集肤效应，电流主要集中在工件表面，使得表面迅速被加热到淬火温度，而心部仍保持较低温度。
2. 影响淬火深度的因素。
- 频率：感应加热的频率对淬火深度有显著影响。
一般来说，频率越高，电流透入深度越浅，淬火深度也就越浅。
根据电流透入深度公式δ=(503)/(√(ρμ f))（其中δ为电流透入深度（mm），ρ为工件材料的电阻率（Ω· mm^2/m），μ为工件材料的相对磁导率，f为感应加热频率（Hz）），可以定性地分析频率与淬火深度的关系。
例如，对于中碳钢，当频率较高时，电流主要集中在表面很薄的一层，淬火深度就较浅；而当频率较低时，电流透入深度较大，淬火深度相对较深。
- 加热功率和时间：加热功率越大，在相同时间内工件表面获得的热量越多，升温速度越快。
适当延长加热时间也会增加淬火深度，但如果加热时间过长，可能会导致表面过热、氧化甚至熔化等缺陷。
- 工件材料特性：工件材料的电阻率ρ和相对磁导率μ直接影响电流透入深度。
不同的材料，其ρ和μ值不同。
例如，碳钢和合金钢的电阻率和磁导率有差异，这会导致在相同感应加热条件下淬火深度有所不同。
而且材料的原始组织也会对淬火深度产生影响，例如，原始组织为球状珠光体的工件比片状珠光体的工件淬火深度可能会浅一些，因为球状珠光体的导热性相对较差。
二、感应淬火深度的计算公式。
1. 半经验公式。
- 对于圆柱形工件的感应淬火深度h，有一个半经验公式h = K√(frac{t){f}}（其中K为与材料有关的系数，t为加热时间（s），f为感应加热频率（Hz））。
这个公式是在大量实验和工程实践基础上总结出来的。
感应加热表面淬火
感应加热表面淬火原理
零件处于交变磁场（感应线圈产生）中产
生涡流，从而产生热量（零件阻抗通电流产生
的热量）使零件被加热，随后冷却淬火。
感应加热频率越高，淬硬层越浅，但加热 速度越快。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
金属材料与热处理课程
感应加热表面淬火
主讲教师：马安博 西安航空职业技术学院
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
感应加热表面淬火
感应加热表面淬火定义
利用交变电流在工件表面感应巨大涡流，
使工件表面迅速加热的方法。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
感应加热表面淬火分类
加热方法 频率（KHz）
功率密度 （102W×cm-2） 0.1~1
<5 2～10 100～300
工频
中频 高频、超音频 超高频脉冲
50
<10 20～1000 27120
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
感应加热表面淬火特点
加热速度快，热效率高达60%以上，生产率高； 产品质量高，工件变形小，不易氧化及脱碳； 易实现批量产品的机械化和自动化，无污染； 设备投资大，不适于复杂形状零件和小批量生产。
感应加热表面淬火的特点
感应加热表面淬火的特点感应加热表面淬火是一种通过感应加热将金属表面加热至淬火温度，然后迅速冷却以使金属表面硬化的热处理方法。
它具有以下几个特点。
感应加热表面淬火具有加热速度快的特点。
感应加热是利用变化磁场在导体内产生涡流热，将电能转化为热能。
感应加热具有高效率、高加热速度和良好的控制性能等优点，能够快速将金属表面加热至淬火温度，大大缩短了加热时间。
感应加热表面淬火具有淬火效果好的特点。
感应加热的加热速度快，能够迅速将金属表面加热至淬火温度，然后通过冷却剂迅速冷却，使金属表面形成马氏体组织，从而提高了金属表面的硬度和耐磨性。
感应加热表面淬火具有加热均匀的特点。
感应加热是通过变化磁场在导体内产生涡流热，涡流热的分布与导体的电阻率和磁导率有关。
在感应加热过程中，由于导体表面与磁场的交互作用，导致表层电流密度大于内部电流密度，从而实现了金属表面的加热均匀性。
感应加热表面淬火具有节能环保的特点。
感应加热能够将电能转化为热能，不需要加热介质，减少了能源的浪费。
同时，感应加热的加热速度快，加热时间短，减少了加热过程中的能量消耗。
此外，感应加热无污染，不会产生废气、废水和噪音等环境污染物，更加符合环保要求。
感应加热表面淬火具有操作简便、自动化程度高的特点。
感应加热过程中只需要将工件放置在感应加热器中，通过调节加热器的电源、工作频率和工作时间等参数，即可实现加热和冷却过程的控制。
同时，感应加热设备可以与传感器、控制器等自动化设备相连接，实现自动化生产过程，提高生产效率和产品质量。
感应加热表面淬火具有加热速度快、淬火效果好、加热均匀、节能环保和操作简便等特点。
在金属加工和热处理领域中，感应加热表面淬火已被广泛应用，为金属制品的性能提升和质量保障提供了有效的解决方案。
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胡洋 13721584
目录
第一章 感应加热表面淬火概述
第二章 相关文献阅读
第三章 感应加热表面淬火技术展望
第四章 参考文献
2
第一章 概述
表面淬火：将钢表面快速加热到Ac3（亚
共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使 之迅速冷却并转变为马氏体。
分类 表 面 淬 火
火焰加热表面淬 火 感应加热表面淬 火 激光加热表面淬火 电子束加热表面淬火 电接触加热表面淬火 电解液加热表面淬火
感应加热淬火工艺
硬化层深度，零件 技术条件：工件材料，表面硬度，淬硬层深度，硬化区分布，形变量， 尺寸等。硬化层深 表面裂纹，和金相组织等。 中碳，高碳，合金 钢，调质预处理。 度为电流透入深度 一半左右时，频率 最佳。 与钢成分原始 组织有关；同 时加热；连续 加热。
材质及预 先热处理 确定回 火工艺
10~15mm
9
感应加热淬火技术特点
优 点
热能集中工件表面层，加热速度快； 加热时间短，表面氧化、脱碳轻微； 淬火质量好。得到极细马氏体，表面硬 度高，耐磨性好，疲劳强度高； 淬硬层深度易于控制，易实现机械化和 自动化。
局 限 性
与普通淬火相比，设备的成本较高。 感应加热时，容易使零件的尖角棱边处过 热，即导致所谓“尖角效应”。 对一些形状复杂的零件，感应加热淬火难 以保证所有的淬火面都能够获得均匀的表面 淬硬层。 10
图：旋转弯曲疲劳测试结果 14
内断裂 模式
硬化层断 裂模式
图：样品B（硬化层1.2mm）断裂表面 的特征。
图：样品D（硬化层2.2mm）断裂表面 的特征。 15
图：随着硬化深度的增加，断裂模式转变示意图 16
实验结论
硬化层的深度可以通过调整加热时间来进行控制。 尽管一些样品具有高的表面压应力，但是对于极浅的 硬化层却表现出不太高的疲劳强度，主要是由于裂纹 产生于硬化层下方的非硬化层区域。
19
20
5
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。
6
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。
12
A：0.13s 0.7mm B：0.30s 1.2mm C： 0.37s 1.5mm D：0.67s，同时硬化层也影响着残 余压应力的分布。
13
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！
设备（频 率和功率） 确定冷却 方式和冷 却介质
根据钢材，零件形状与尺 寸，加热方法等综合考虑 决定。水，聚乙烯醇水溶 液，油，乳化液等。
加热速度温度 和方式
感应器设计
（结构和电参 数）形状与被 加热零件外形 相适应。
低温回火，降 低残余应力和 脆性。
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第二章 文献阅读
超快速感应加热淬火钢的疲劳强度和断裂机制研究
随着硬化层厚度的增加，材料断裂模式从内断裂模式
变为了硬化层断裂模式。对于浅硬化层样品，断裂裂 纹从材料内部产生，对相对厚的样品，疲劳裂纹从样 品硬化层夹杂处产生。
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第三章 感应加热淬火展望
表面感应加热是一种最经济也最节能的 热处理工艺。感应加热技术在零件表面改 性方面取得了广泛的应用，而且其在理论 与应用方面的发展也很迅速。当前在基础 研究方面最活跃的领域是应用计算机模拟 感应加热温度场，磁场的变化。今后，如 果能够将感应加热的热效应和温度场，磁 场等随时间变化，并结合表面加热相变， 冷却相变，残余应力分布，零件变形与性 能预测等用软件结合起来，必然会推动感 应表面技术向一个新的层次发展。
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表面淬火组织与性能特点
钢的成分，淬火 前的原始组织及 淬火加热时截面 的温度梯度有关。
T8钢 45钢
淬硬层 Ⅰ 硬化层 Ⅱ 过渡层 Ⅲ 心部 图：表面加热淬火后组织和硬度的分布 4
性能特点
高硬度
耐磨性好
高的疲劳强 度
表面有限深度具有高硬度，强度和耐磨性。
特殊需求零件 （齿轮，轴承等）
心部具有足够的塑形和韧性。
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基本原理： （1）电磁感应
自感电抗
（2）集肤效应
电流透入 深度
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感应加热分类
频率范围 高频感应加热 中频感应加热 工频感应加热 200~300kHz 1~10kHz 50Hz
淬硬层深度 0.5~2mm 2~8mm
应
用
举
例
摩擦条件下工作的 零件小齿轮、小轴 承受扭矩、压力载荷 的零件，曲轴、大齿 轮、 承受扭矩、压力载荷的 大型零件 ，如冷轧辊等
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参考文献
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