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體(ti)不銹(xiu)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(hua)不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。

一、感(gan)應加熱原(yuan)理

 當感應(ying)(ying)圈(quan)中通過交(jiao)變電(dian)流時，在(zai)其(qi)周圍和內(nei)(nei)部(bu)（如感應(ying)(ying)圈(quan)中的(de)(de)工件(jian)(jian)）就產生(sheng)(sheng)與電(dian)流變化頻率相同的(de)(de)交(jiao)變磁場，這(zhe)個磁場又(you)使工件(jian)(jian)內(nei)(nei)部(bu)產生(sheng)(sheng)電(dian)場即感應(ying)(ying)電(dian)動勢，由于金屬是導體，這(zhe)個電(dian)動勢又(you)會在(zai)工件(jian)(jian)內(nei)(nei)部(bu)產生(sheng)(sheng)電(dian)流。這(zhe)種(zhong)電(dian)流的(de)(de)電(dian)路在(zai)工件(jian)(jian)內(nei)(nei)部(bu)是閉合的(de)(de)，又(you)稱之為渦(wo)(wo)流。渦(wo)(wo)流使工件(jian)(jian)產生(sheng)(sheng)大(da)量的(de)(de)熱(re)。對鋼鐵材料（鐵磁材料）來說，除(chu)渦(wo)(wo)流的(de)(de)熱(re)效應(ying)(ying)外，還存在(zai)“磁滯現象”引起的(de)(de)熱(re)效應(ying)(ying)。

 渦流(liu)(liu)有(you)其特點，如表面效應（集(ji)膚效應）使渦流(liu)(liu)會(hui)集(ji)中在表面一定深(shen)度，叫渦流(liu)(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度，這個深(shen)度也稱電(dian)流(liu)(liu)透(tou)人深(shen)度δ,電(dian)流(liu)(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度δ與交變電(dian)流(liu)(liu)頻(pin)率(lv)f、工件材料的電(dian)阻率(lv)p及導磁率(lv)μ有(you)一定的關系。

 鋼鐵材料的電(dian)阻率p與溫度成正(zheng)比，隨材料溫度的升高而增加，而磁導率μ在失(shi)(shi)磁點以下基本不變(bian)，但(dan)到(dao)失(shi)(shi)磁點時突然下庫(ku)，約為1,因此(ci)，當工(gong)件溫度達到(dao)失(shi)(shi)磁點時，渦流透入深度δ明(ming)顯增加。

 無論是在(zai)失磁點(dian)以(yi)下的(de)(de)(de)(de)溫度還是在(zai)失磁點(dian)以(yi)上的(de)(de)(de)(de)溫度，渦(wo)流(liu)(liu)都集中在(zai)工件表層(ceng)中，隨與表面距離(li)的(de)(de)(de)(de)增大而急劇下降。可以(yi)近似地認為(wei)，渦(wo)流(liu)(liu)只在(zai)δ的(de)(de)(de)(de)薄(bo)層(ceng)中通過(guo)，層(ceng)外沒(mei)有渦(wo)流(liu)(liu)。而渦(wo)流(liu)(liu)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量與渦(wo)流(liu)(liu)強度的(de)(de)(de)(de)平方成(cheng)正比(bi)，所以(yi)，自表面向里，由渦(wo)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)量下降更快、更明顯，甚至有人(ren)認為(wei)，渦(wo)流(liu)(liu)產生(sheng)(sheng)熱(re)(re)量的(de)(de)(de)(de)85%以(yi)上集中在(zai)δ的(de)(de)(de)(de)厚度內。

 感應渦流的特性決定了感應加(jia)熱過(guo)程為透人式(shi)加(jia)熱和(he)傳導式(shi)加(jia)熱并存的加(jia)熱過(guo)程。

 當感應圈內(nei)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)件產(chan)生渦(wo)(wo)(wo)(wo)流的(de)(de)(de)瞬(shun)間(jian)，渦(wo)(wo)(wo)(wo)流集中(zhong)在(zai)工(gong)(gong)件的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)(biao)面(mian)最(zui)強，向(xiang)里逐漸減弱，工(gong)(gong)件表(biao)(biao)面(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)開始升高，當表(biao)(biao)面(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)升高至失(shi)(shi)磁(ci)溫(wen)(wen)(wen)度(du)時(shi)，加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被分(fen)為兩(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與其(qi)相連(lian)的(de)(de)(de)未失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流強度(du)顯(xian)著下降，使得最(zui)大(da)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流強度(du)及加熱(re)(re)最(zui)強烈(lie)的(de)(de)(de)地方轉(zhuan)移至兩(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界處，這時(shi)，該處溫(wen)(wen)(wen)度(du)又快速(su)上升，從(cong)而使加熱(re)(re)高溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)內(nei)移動(dong)，這種因(yin)渦(wo)(wo)(wo)(wo)流強度(du)向(xiang)內(nei)不斷(duan)移動(dong)而引起工(gong)(gong)件加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)內(nei)移動(dong)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)件加熱(re)(re)方式稱“透人式加熱(re)(re)”。當失(shi)(shi)磁(ci)高溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)超(chao)過(guo)熱(re)(re)態(tai)電流透入(ru)深度(du)δ后繼(ji)續加熱(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)量總是在(zai)δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)析出，促使該層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)(wen)度(du)不斷(duan)升高。

 在(zai)(zai)這種(zhong)透人式加(jia)熱(re)(re)使(shi)工(gong)件表層(ceng)(ceng)溫度(du)升(sheng)高的(de)同時，還(huan)存在(zai)(zai)正常的(de)熱(re)(re)傳導過程(cheng)，使(shi)加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)的(de)厚(hou)度(du)不斷(duan)向里延伸，從而(er)完成(cheng)感應加(jia)熱(re)(re)工(gong)件表面達到淬火溫度(du)的(de)全過程(cheng)。

 感應加(jia)熱的(de)表面加(jia)熱層是在失磁條件下進行的(de)，加(jia)熱很緩慢，而(er)又是依(yi)靠渦(wo)流(liu)強(qiang)度(du)向內移動的(de)方式傳遞熱量的(de)，所以，表面過熱小。

二、鋼在(zai)感應加熱時的(de)組織(zhi)轉變特點

 感應加(jia)熱(re)的(de)一個(ge)重要(yao)(yao)特(te)征是(shi)加(jia)熱(re)速(su)度快，而鋼的(de)組(zu)織轉(zhuan)變與(yu)加(jia)熱(re)速(su)度有重要(yao)(yao)的(de)關(guan)系，所以，鋼在感應加(jia)熱(re)時的(de)組(zu)織轉(zhuan)變有與(yu)普通加(jia)熱(re)不同的(de)特(te)點。

1. 感應加熱時奧氏體形(xing)成的特點

有研究表明，由于感應加熱速度快，鋼的相變點A_c1、A_c3、A_cm 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(zai)快速加熱條(tiao)件下，由于轉(zhuan)變溫度(du)升高，過(guo)熱度(du)大，奧氏體的形核和長(chang)大速度(du)都會增加，但(dan)形核速度(du)比長(chang)大速度(du)快得多，所以，奧氏體晶粒(li)會更細一些。

2. 馬氏體不銹鋼的感應加熱特點

 馬(ma)氏體不(bu)銹鋼成(cheng)(cheng)分(fen)(fen)(fen)中含有大量(liang)的(de)(de)鉻、鉬(mu)(mu)、鎳等合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)，在(zai)(zai)(zai)平(ping)衡狀態(tai)下（如退火(huo)狀態(tai)），合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)在(zai)(zai)(zai)鐵素(su)體和碳(tan)化物(wu)(wu)中的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布(bu)不(bu)同。形成(cheng)(cheng)碳(tan)化物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)，鉻、鉬(mu)(mu)等集中分(fen)(fen)(fen)布(bu)在(zai)(zai)(zai)碳(tan)化物(wu)(wu)中，不(bu)形成(cheng)(cheng)碳(tan)化物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)，鎳等集中分(fen)(fen)(fen)布(bu)在(zai)(zai)(zai)鐵素(su)體中，加熱(re)形成(cheng)(cheng)奧氏體后(hou)，在(zai)(zai)(zai)原碳(tan)化物(wu)(wu)部分(fen)(fen)(fen)，形成(cheng)(cheng)碳(tan)化物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素(su)濃度(du)高(gao)，不(bu)形成(cheng)(cheng)碳(tan)化物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素(su)濃度(du)低(di)。同時(shi)，合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)在(zai)(zai)(zai)奧氏體中的(de)(de)擴散速度(du)比碳(tan)慢。所以，在(zai)(zai)(zai)感應(ying)快速加熱(re)時(shi)，要使奧氏體中的(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)均勻化，應(ying)提高(gao)加熱(re)溫度(du)。

 馬氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼含合(he)金元素(su)(su)多，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)均(jun)(jun)勻化比碳鋼和(he)合(he)金結(jie)構鋼更困難。因此，感應加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)前具備良(liang)好的(de)(de)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)(zu)織尤為重(zhong)要。鋼加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)核是(shi)(shi)在鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)滲碳體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)交界面處，所(suo)以，原(yuan)始(shi)晶粒越細小，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)與(yu)滲碳體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)相界面越多，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)核越多，而且(qie)，合(he)金元素(su)(su)原(yuan)子(zi)擴散距離也越短，奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)形(xing)(xing)成和(he)均(jun)(jun)勻化過程也就越快。可見，細晶粒的(de)(de)原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)(zu)織對提高感應加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)淬火(huo)的(de)(de)質(zhi)量很(hen)重(zhong)要。特(te)別是(shi)(shi)如果原(yuan)始(shi)組(zu)(zu)(zu)織粗大，有(you)帶(dai)狀組(zu)(zu)(zu)織、魏氏組(zu)(zu)(zu)織、大塊鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)等(deng)情況時，感應加(jia)(jia)熱(re)(re)(re)淬火(huo)容易產生過熱(re)(re)(re)或淬火(huo)軟點(dian)組(zu)(zu)(zu)織不均(jun)(jun)等(deng)缺(que)陷(xian)。

 因此，馬氏(shi)體(ti)不銹鋼感應加熱淬火前(qian)應進行調質處理。