《钢的表面淬火》PPT课件
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区的存在，促使奥氏体转变，使C曲线左移。 ②改变Ms点和马氏体组织形态
由于低碳区的存在，使Ms升高，淬火钢中的 板条M量增多。在快速加热淬火时，可以获得两 种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。
§3高频感应淬火的组织和性能 一、高频淬火后的组织 第1层 淬硬层
温度＞Ac3 组织：M+AR 第2层 过渡层 温度在Ac1~Ac3之间， 组织：M+AR+F 第3层 心部原始组织。 温度：<Ac1
η感─感应器的效率(≈0.8)
P总─设备的最大输出功率(kW)
Po─另件加热所需的单位功率(kW/cm2)
设备允许的最大加热面积
设备型号
DGF-C-108 DGF-200/2.5 GP60-CR13-1 GP100-C2
设备功率
(kW)
100 200 60 100
最大加热面积(cm2)
一次加热 连续加热
2、疲劳强度
高频淬火后，表面处于压应力状态，提高了 另件的疲劳强度。
疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。 3、耐磨性
高频淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。这 主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物 弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状 态综合作用的结果。 4、多冲抗力
随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值。
➢快速加热时的相变特点
★
➢高频感应淬火的组织和性能 ★
➢高频感应加热淬火工艺
➢高频淬火后的回火
➢高频感应淬火的应用
➢其它表面淬火方法
§1感应加热的基本原理
1、电磁感应产生感应电流
2、感应电流的表面效应
距表面X厘米处的感应电流 强度为：
Ix=Io×exp(-X/△)安培
当X=0时，Ix=Io
X>0时， Ix<Io
§6高频感应淬火的应用 一、另件淬硬层的合理分布
二、机床主轴轴颈淬火实例
高频设备型号 电源电压 屏压 屏流 加热时间
GP100-C2 型 370~389 V 11~12 KV 6.5~7.5 A 8~10 S
三、齿轮的表面淬火
§7其它表面淬火方法
1、激光表面淬火 激光的能量密度很高，其聚焦密度可达
在居里温度(770℃)
以上降为1
因此低温时电流透入深度
小，高温时电流透入深度大。
在20℃时：
20 f
在800℃时：
500 f
根据加热电流频率的不同，可分为：
高频加热 250kHz 淬硬层0.5~3mm
超音频加热 30KHz 淬硬层1~4mm
中频加热 2.5~8KHz 淬硬层3~10mm
工频加热
50Hz
淬硬层>15mm
§2快速加热时的相变特点
高、中频感应加热是一种内热源加热， 加热速度极快，仅用几秒到十几秒钟的时 间就可使工件表面达到淬火温度，加热速 度高达100℃/秒以上，这种快速加热条 件下进行相变和缓慢加热有所不同。
1、加热速度对临界点的影响
奥氏体转变是一个扩散型转变，原子的 扩散需要时间，当提高加热速度，原子来 不及扩散，使临界温度Ac1、Ac3、Acm 升高。
④感应加热时，加热速度不是一个常数，当温度超 过居里温度(770℃)后，导磁率μ减小，△增加，加热 速度也随之降低(W=α√ρμ)。这时要调整电参数，增 大输出功率，控制加热速度。
居理温度
二、加热方式 1、同时加热法
加热的最大面积F=η变η感 P总/ Po
式中：
η变─高频变压器的效率(≈0.8)
X=△时， Ix=Io/e=0.368Io △─感应电流透入深度
度电 流 强 Io I
0 距离
△
表面 X
中心
X=△时，在此深度内电流产生的热量占全部
热量的85%~90%，因此将这一距离定义为加
热层深度。
△=50300√ρ/μf (mm)
ρ、μ
ρ－电阻率 μ－相时导磁率
ρ
μ
ρ随温度升高而升高
μ随温度升高而随降低
128
80
250
100
54
27
90
45
2、连续加热淬火法
当另件淬硬 表面积大，一 次加热设备功 率不足时。
工件边旋转 边下降，喷水 （或淬火液） 淬火。
§5高频淬火后的回火
高频淬火后，一般要进行低温回火，以保持 高硬度的同时，消除淬火内应力和降低脆性。
回火的方式有①炉内回火，②自行回火和 ③感应回火。
2、原始组织
原始组织越粗，则淬火温度应越高
调质组织为回火索氏体，碳化物细小，加热时很容 易溶入A中，是理想的感应加热前的原始组织
3、加热速度
①提高加热速度，相变将在较高温度发生。
②每一种加热速度下，都有一最佳的加热温度范围， 硬度可达到最大值。
③增加加热速度时，最佳加热温度范围移向高温， 且最佳温度范围变宽。
钢的原始组 织对的转变速 度也有很大的 影响。
原始组织越 粗大，碳的扩 散距离越长， 临界温度越提 高。
2、对奥氏体均匀化与晶粒长大的影响
奥氏体均匀化及晶粒长大和原子的 扩散有关，在快速加热时，扩散过程 来不及充分进行，因此，奥氏体来不 及均匀化，晶粒也来不及长大。
3、对冷却转变的影响
①对过冷奥氏体转变动力学影响 不均匀的奥氏体中未溶碳化物和高碳、低碳
§4高频感应加热淬火工艺
影响感应加热的工艺参数较多，而且一般是 通过调整电参数来影响热参数，加热速度又很 快，只能通过试验方法找到合理的工艺参数。 下面阐述的是工艺制定的原则。 一、淬火加热温度的确定 1、化学成分
相同成分时，一般均比缓关。
二、高频淬火后的机械性能
1、高频淬火后的另件，其表面硬度往往比普 通淬火高2~3HRc。 原因在于： ①高频表面淬火后在另件表层造成压应力； ②由于加热速度快，晶粒细小； ③从不均匀奥氏体中产生的马氏体组织中，
残余奥氏体数量较少； ④高频淬火后的组织中有两种形态的马氏体，
高碳马氏体分散在低碳马氏体中，对低碳马氏 体起弥散硬化作用。
钢的表面热处理
表面热处理是不改变另件表面的化学 成分，只通过改变表面的组织状态而改 变表面性能的热处理方法。其主要目的 是使另件表面获得高硬度和耐磨性，而 心部仍然保持足够的塑性和韧性。
根据加热方法的不同，可分为感应加 热、火焰加热、电接触加热、电解液加 热等表面加热方法。
本章内容
➢感应加热的基本原理
108W/cm2（高频淬火为102~103W/cm2）， 加热速度很快，加热时间是以微秒计的，热量可 通过向心部的快速冷却达到自冷淬火的效果。可 获得高于HRc70的超高硬度和耐磨性。原因为：
由于低碳区的存在，使Ms升高，淬火钢中的 板条M量增多。在快速加热淬火时，可以获得两 种不同形态的马氏体及未溶碳化物的复合组织。
§3高频感应淬火的组织和性能 一、高频淬火后的组织 第1层 淬硬层
温度＞Ac3 组织：M+AR 第2层 过渡层 温度在Ac1~Ac3之间， 组织：M+AR+F 第3层 心部原始组织。 温度：<Ac1
η感─感应器的效率(≈0.8)
P总─设备的最大输出功率(kW)
Po─另件加热所需的单位功率(kW/cm2)
设备允许的最大加热面积
设备型号
DGF-C-108 DGF-200/2.5 GP60-CR13-1 GP100-C2
设备功率
(kW)
100 200 60 100
最大加热面积(cm2)
一次加热 连续加热
2、疲劳强度
高频淬火后，表面处于压应力状态，提高了 另件的疲劳强度。
疲劳强度和淬硬层深度有一定的关系。 3、耐磨性
高频淬火后工件的耐磨性比普通淬火高。这 主要是由于淬硬层中马氏体极为细小，碳化物 弥散度高，以及硬度较高，且表面的压应力状 态综合作用的结果。 4、多冲抗力
随淬硬层深度的增加而增加，但有一极限值。
➢快速加热时的相变特点
★
➢高频感应淬火的组织和性能 ★
➢高频感应加热淬火工艺
➢高频淬火后的回火
➢高频感应淬火的应用
➢其它表面淬火方法
§1感应加热的基本原理
1、电磁感应产生感应电流
2、感应电流的表面效应
距表面X厘米处的感应电流 强度为：
Ix=Io×exp(-X/△)安培
当X=0时，Ix=Io
X>0时， Ix<Io
§6高频感应淬火的应用 一、另件淬硬层的合理分布
二、机床主轴轴颈淬火实例
高频设备型号 电源电压 屏压 屏流 加热时间
GP100-C2 型 370~389 V 11~12 KV 6.5~7.5 A 8~10 S
三、齿轮的表面淬火
§7其它表面淬火方法
1、激光表面淬火 激光的能量密度很高，其聚焦密度可达
在居里温度(770℃)
以上降为1
因此低温时电流透入深度
小，高温时电流透入深度大。
在20℃时：
20 f
在800℃时：
500 f
根据加热电流频率的不同，可分为：
高频加热 250kHz 淬硬层0.5~3mm
超音频加热 30KHz 淬硬层1~4mm
中频加热 2.5~8KHz 淬硬层3~10mm
工频加热
50Hz
淬硬层>15mm
§2快速加热时的相变特点
高、中频感应加热是一种内热源加热， 加热速度极快，仅用几秒到十几秒钟的时 间就可使工件表面达到淬火温度，加热速 度高达100℃/秒以上，这种快速加热条 件下进行相变和缓慢加热有所不同。
1、加热速度对临界点的影响
奥氏体转变是一个扩散型转变，原子的 扩散需要时间，当提高加热速度，原子来 不及扩散，使临界温度Ac1、Ac3、Acm 升高。
④感应加热时，加热速度不是一个常数，当温度超 过居里温度(770℃)后，导磁率μ减小，△增加，加热 速度也随之降低(W=α√ρμ)。这时要调整电参数，增 大输出功率，控制加热速度。
居理温度
二、加热方式 1、同时加热法
加热的最大面积F=η变η感 P总/ Po
式中：
η变─高频变压器的效率(≈0.8)
X=△时， Ix=Io/e=0.368Io △─感应电流透入深度
度电 流 强 Io I
0 距离
△
表面 X
中心
X=△时，在此深度内电流产生的热量占全部
热量的85%~90%，因此将这一距离定义为加
热层深度。
△=50300√ρ/μf (mm)
ρ、μ
ρ－电阻率 μ－相时导磁率
ρ
μ
ρ随温度升高而升高
μ随温度升高而随降低
128
80
250
100
54
27
90
45
2、连续加热淬火法
当另件淬硬 表面积大，一 次加热设备功 率不足时。
工件边旋转 边下降，喷水 （或淬火液） 淬火。
§5高频淬火后的回火
高频淬火后，一般要进行低温回火，以保持 高硬度的同时，消除淬火内应力和降低脆性。
回火的方式有①炉内回火，②自行回火和 ③感应回火。
2、原始组织
原始组织越粗，则淬火温度应越高
调质组织为回火索氏体，碳化物细小，加热时很容 易溶入A中，是理想的感应加热前的原始组织
3、加热速度
①提高加热速度，相变将在较高温度发生。
②每一种加热速度下，都有一最佳的加热温度范围， 硬度可达到最大值。
③增加加热速度时，最佳加热温度范围移向高温， 且最佳温度范围变宽。
钢的原始组 织对的转变速 度也有很大的 影响。
原始组织越 粗大，碳的扩 散距离越长， 临界温度越提 高。
2、对奥氏体均匀化与晶粒长大的影响
奥氏体均匀化及晶粒长大和原子的 扩散有关，在快速加热时，扩散过程 来不及充分进行，因此，奥氏体来不 及均匀化，晶粒也来不及长大。
3、对冷却转变的影响
①对过冷奥氏体转变动力学影响 不均匀的奥氏体中未溶碳化物和高碳、低碳
§4高频感应加热淬火工艺
影响感应加热的工艺参数较多，而且一般是 通过调整电参数来影响热参数，加热速度又很 快，只能通过试验方法找到合理的工艺参数。 下面阐述的是工艺制定的原则。 一、淬火加热温度的确定 1、化学成分
相同成分时，一般均比缓关。
二、高频淬火后的机械性能
1、高频淬火后的另件，其表面硬度往往比普 通淬火高2~3HRc。 原因在于： ①高频表面淬火后在另件表层造成压应力； ②由于加热速度快，晶粒细小； ③从不均匀奥氏体中产生的马氏体组织中，
残余奥氏体数量较少； ④高频淬火后的组织中有两种形态的马氏体，
高碳马氏体分散在低碳马氏体中，对低碳马氏 体起弥散硬化作用。
钢的表面热处理
表面热处理是不改变另件表面的化学 成分，只通过改变表面的组织状态而改 变表面性能的热处理方法。其主要目的 是使另件表面获得高硬度和耐磨性，而 心部仍然保持足够的塑性和韧性。
根据加热方法的不同，可分为感应加 热、火焰加热、电接触加热、电解液加 热等表面加热方法。
本章内容
➢感应加热的基本原理
108W/cm2（高频淬火为102~103W/cm2）， 加热速度很快，加热时间是以微秒计的，热量可 通过向心部的快速冷却达到自冷淬火的效果。可 获得高于HRc70的超高硬度和耐磨性。原因为：