第4~5章表面淬火
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氏体均匀化； ✓ 可以在表面产生压应力 ，能大幅度提高轴类
零件的疲劳强度并使其缺口敏感性下降。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
根据表面淬火的热源不同，可以将其分为 ： ➢ 感应加热淬火 ➢ 火焰淬火 ➢ 激光淬火 ➢ 电子束淬火
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热表面淬火 将工件放在感应线圈
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热表面淬火工艺流程： ➢ 预先调质处理 ➢ 确定加热温度与加热方式 ➢ 根据工件要求选择比功率 ➢ 设计感应加热器 ➢ 确定冷却方式与冷却介质 ➢ 制定回火工艺参数
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
火焰加热表面淬火 将高温火焰（氧-
乙炔）或其他可燃气体 喷向工件表面，对工件 表面加热，使其迅速加 热到淬火温度，随后在 一定淬火介质中冷却的 工艺。演示录像
孔10mm~30mm的孔喷射冷却介质 承圈等直径大表面窄的
（如图4-6b）
工件
工件以一定速度旋转，喷嘴轴向配合 获得螺旋状淬硬层 运动，得螺旋状淬硬层
一个或几个喷嘴沿旋转工件定速移动， 用于轴、锤杆和轧轮 加热和冷却工件表面
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
火焰加热表面淬火的优缺点 设备简单，费用低，操作灵活，使用钢种
1-烧嘴 2-喷水管 3-加热层 4-工件 5-淬硬层
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表4-1 火焰加热表面淬火方法及特点
加热方法 同时加热
连续加热
操作方法 固定法 快速旋转法
平面前进法 旋转前进法
螺旋前进法 快速旋转前 进法
工艺特点
适用范围
工件和喷嘴固定，当工件被加热到淬 用于淬火部位不大的工
中，当感应线圈通以交流 电后，线圈内即形成交流 磁场，在零件中引起闭合 电流即涡流，并由于集肤 效应而集中分布于工件表 面，使工件表面温度迅速 加热到钢的相变临界温度 以上，然后在冷却介质中 快速冷却，使工件表面获 得马氏体。 演示录像1
第4~5章表面淬火
1-加热淬火层 2-间隙 3-工件 4-加热感应圈 5-淬火喷水套
4.1 表面淬火
常用的电流频率有： ✓ 高频加热：200～300KHZ，淬硬层深为0.5～
2mm，适于中小型零件。 ✓ 中频加热：2500～8000HZ，淬硬层深度2～
5 mm。适于较 大直径的轴类、中大齿轮等。 ✓ 工频加热：50HZ，淬硬层深可达10～15mm，
适于大直径工件的表面淬火。
第4~5章表面淬火
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的应用：
承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件， 要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性， 需对工件表面提出强化要求，适于含碳量 We=0.40～0.50%钢材。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的特点： ✓ 硬度值比普通淬火后的要高 ，耐磨性更好 ； ✓ 需要进行预先热处理 ，以便于快速加热时奥
第4章 表面淬火和表面形变强化技术
4.1 表面淬火 4.2 表面形变强化技术
第4~5章表面淬火
第4章 表面淬火和表面形变强化技术
思考题： ✓ 表面淬火与普通淬火相比有什么特点？ ✓ 例举表面淬火的几种不同工艺方法，并说明基
本原理。 ✓ 感应加热表面淬火的工作原理和特点是什么？ ✓ 喷丸强化和滚压强化的原理是什么？它们各自
的应用范围是什么？
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的基本原理：
表面淬火也就是表面热处理，是指仅对零 部件表层快速加热、冷却，从而改变表层组织 和性能而不改变成分的一种工艺，即通过表面
层的相变达到强化工件表面的目的。
➢ 工件表面淬火后的组织：淬硬区（马氏体）、过 渡区（马氏体加自由铁素体）和原始组织
广泛，零件表面清洁，一般无氧化和脱碳，畸 变小等。
但是加热温度不易控制，生产效率低，噪 音大，劳动条件差，混合气体不够安全，不易 获得薄的表面淬火层，淬硬层的均匀性远不如 感应加热淬火。
火温度后喷射冷却或进入冷却
件
一个或几个固定喷嘴对旋转 （75r/min~150r/min）的工件表面加 热一定时间后冷却（如图4-6a）
适用于处理直径和宽度 不大的齿轮、轴颈、滚 轮等
工件相对喷嘴做直线运动，喷嘴上设 可淬硬各种尺寸平面型
有冷却介质喷射孔，使工件淬火
工件表面
工件围绕固定喷嘴旋转，喷嘴上距火 用于制动轮、滚轮、轴
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热的设备 感应加热热处理的设备主要由电源设备、
淬火机床和感应器组成。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
✓ 电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。一 般电源设备只能输出一种频率的电流。
✓ 电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热 层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热 层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。
4.1 表面淬火
感应加热淬火的优缺点 工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳
定；加热速度快，热效率高，生产率高；易实 现机械化和自动化。
成本较高；尖角效应；对一些形状复杂的 零件而言，难以保证得到均匀的表面淬火层。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧 辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的 耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用 感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次 数比用调质处理约提高10倍。
✓ 选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积 增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过 大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使 工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。但最 好还是对整个加热表面一次加热（同时加热），这样 可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工 艺简化，还可节约电能第4。~5章表面淬火
4.1 表面淬火
• 感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并 进行必要的运动。
• 感应加热淬火机床还应附有提供淬火介质的装 置。淬火机床可分为标准机床和Fra Baidu bibliotek用机床，前 者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复 杂工件。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和 提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设 计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外 表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热 感应器等。
零件的疲劳强度并使其缺口敏感性下降。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
根据表面淬火的热源不同，可以将其分为 ： ➢ 感应加热淬火 ➢ 火焰淬火 ➢ 激光淬火 ➢ 电子束淬火
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热表面淬火 将工件放在感应线圈
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热表面淬火工艺流程： ➢ 预先调质处理 ➢ 确定加热温度与加热方式 ➢ 根据工件要求选择比功率 ➢ 设计感应加热器 ➢ 确定冷却方式与冷却介质 ➢ 制定回火工艺参数
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
火焰加热表面淬火 将高温火焰（氧-
乙炔）或其他可燃气体 喷向工件表面，对工件 表面加热，使其迅速加 热到淬火温度，随后在 一定淬火介质中冷却的 工艺。演示录像
孔10mm~30mm的孔喷射冷却介质 承圈等直径大表面窄的
（如图4-6b）
工件
工件以一定速度旋转，喷嘴轴向配合 获得螺旋状淬硬层 运动，得螺旋状淬硬层
一个或几个喷嘴沿旋转工件定速移动， 用于轴、锤杆和轧轮 加热和冷却工件表面
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
火焰加热表面淬火的优缺点 设备简单，费用低，操作灵活，使用钢种
1-烧嘴 2-喷水管 3-加热层 4-工件 5-淬硬层
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表4-1 火焰加热表面淬火方法及特点
加热方法 同时加热
连续加热
操作方法 固定法 快速旋转法
平面前进法 旋转前进法
螺旋前进法 快速旋转前 进法
工艺特点
适用范围
工件和喷嘴固定，当工件被加热到淬 用于淬火部位不大的工
中，当感应线圈通以交流 电后，线圈内即形成交流 磁场，在零件中引起闭合 电流即涡流，并由于集肤 效应而集中分布于工件表 面，使工件表面温度迅速 加热到钢的相变临界温度 以上，然后在冷却介质中 快速冷却，使工件表面获 得马氏体。 演示录像1
第4~5章表面淬火
1-加热淬火层 2-间隙 3-工件 4-加热感应圈 5-淬火喷水套
4.1 表面淬火
常用的电流频率有： ✓ 高频加热：200～300KHZ，淬硬层深为0.5～
2mm，适于中小型零件。 ✓ 中频加热：2500～8000HZ，淬硬层深度2～
5 mm。适于较 大直径的轴类、中大齿轮等。 ✓ 工频加热：50HZ，淬硬层深可达10～15mm，
适于大直径工件的表面淬火。
第4~5章表面淬火
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的应用：
承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件， 要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性， 需对工件表面提出强化要求，适于含碳量 We=0.40～0.50%钢材。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的特点： ✓ 硬度值比普通淬火后的要高 ，耐磨性更好 ； ✓ 需要进行预先热处理 ，以便于快速加热时奥
第4章 表面淬火和表面形变强化技术
4.1 表面淬火 4.2 表面形变强化技术
第4~5章表面淬火
第4章 表面淬火和表面形变强化技术
思考题： ✓ 表面淬火与普通淬火相比有什么特点？ ✓ 例举表面淬火的几种不同工艺方法，并说明基
本原理。 ✓ 感应加热表面淬火的工作原理和特点是什么？ ✓ 喷丸强化和滚压强化的原理是什么？它们各自
的应用范围是什么？
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
表面淬火的基本原理：
表面淬火也就是表面热处理，是指仅对零 部件表层快速加热、冷却，从而改变表层组织 和性能而不改变成分的一种工艺，即通过表面
层的相变达到强化工件表面的目的。
➢ 工件表面淬火后的组织：淬硬区（马氏体）、过 渡区（马氏体加自由铁素体）和原始组织
广泛，零件表面清洁，一般无氧化和脱碳，畸 变小等。
但是加热温度不易控制，生产效率低，噪 音大，劳动条件差，混合气体不够安全，不易 获得薄的表面淬火层，淬硬层的均匀性远不如 感应加热淬火。
火温度后喷射冷却或进入冷却
件
一个或几个固定喷嘴对旋转 （75r/min~150r/min）的工件表面加 热一定时间后冷却（如图4-6a）
适用于处理直径和宽度 不大的齿轮、轴颈、滚 轮等
工件相对喷嘴做直线运动，喷嘴上设 可淬硬各种尺寸平面型
有冷却介质喷射孔，使工件淬火
工件表面
工件围绕固定喷嘴旋转，喷嘴上距火 用于制动轮、滚轮、轴
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热的设备 感应加热热处理的设备主要由电源设备、
淬火机床和感应器组成。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
✓ 电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。一 般电源设备只能输出一种频率的电流。
✓ 电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热 层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热 层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。
4.1 表面淬火
感应加热淬火的优缺点 工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳
定；加热速度快，热效率高，生产率高；易实 现机械化和自动化。
成本较高；尖角效应；对一些形状复杂的 零件而言，难以保证得到均匀的表面淬火层。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧 辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的 耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用 感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次 数比用调质处理约提高10倍。
✓ 选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积 增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过 大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使 工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。但最 好还是对整个加热表面一次加热（同时加热），这样 可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工 艺简化，还可节约电能第4。~5章表面淬火
4.1 表面淬火
• 感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并 进行必要的运动。
• 感应加热淬火机床还应附有提供淬火介质的装 置。淬火机床可分为标准机床和Fra Baidu bibliotek用机床，前 者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复 杂工件。
第4~5章表面淬火
4.1 表面淬火
进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和 提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设 计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外 表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热 感应器等。