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不銹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不(bu)銹(xiu)鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱原(yuan)理
當感應(ying)圈中(zhong)通(tong)過交(jiao)變(bian)電(dian)流(liu)(liu)時，在其周圍和內部(bu)（如感應(ying)圈中(zhong)的工(gong)件(jian)）就(jiu)產生(sheng)與電(dian)流(liu)(liu)變(bian)化頻率(lv)相同的交(jiao)變(bian)磁(ci)場，這個磁(ci)場又使工(gong)件(jian)內部(bu)產生(sheng)電(dian)場即感應(ying)電(dian)動勢，由(you)于金屬是導體(ti)，這個電(dian)動勢又會在工(gong)件(jian)內部(bu)產生(sheng)電(dian)流(liu)(liu)。這種電(dian)流(liu)(liu)的電(dian)路在工(gong)件(jian)內部(bu)是閉(bi)合的，又稱之為渦流(liu)(liu)。渦流(liu)(liu)使工(gong)件(jian)產生(sheng)大量(liang)的熱。對鋼鐵材(cai)料(liao)(liao)（鐵磁(ci)材(cai)料(liao)(liao)）來說，除渦流(liu)(liu)的熱效(xiao)應(ying)外，還存在“磁(ci)滯現象”引起(qi)的熱效(xiao)應(ying)。
渦流(liu)有(you)其特點(dian)，如表(biao)面(mian)效應（集膚效應）使渦流(liu)會集中在表(biao)面(mian)一定深(shen)度(du)，叫渦流(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度(du)，這個深(shen)度(du)也稱電(dian)(dian)(dian)流(liu)透(tou)人深(shen)度(du)δ,電(dian)(dian)(dian)流(liu)透(tou)入(ru)深(shen)度(du)δ與交變(bian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)頻率f、工件(jian)材料的電(dian)(dian)(dian)阻率p及(ji)導磁率μ有(you)一定的關系。
鋼鐵材料的電阻(zu)率(lv)p與溫(wen)度成正(zheng)比，隨材料溫(wen)度的升高而增(zeng)加，而磁(ci)導率(lv)μ在失(shi)磁(ci)點以下基本不變，但到(dao)失(shi)磁(ci)點時(shi)突然下庫(ku)，約為1,因此，當工件溫(wen)度達到(dao)失(shi)磁(ci)點時(shi)，渦流透(tou)入(ru)深度δ明顯增(zeng)加。
無論是在(zai)(zai)失磁(ci)點以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)溫度(du)還是在(zai)(zai)失磁(ci)點以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)(de)溫度(du)，渦流都集中在(zai)(zai)工件表(biao)(biao)層(ceng)中，隨與表(biao)(biao)面距離的(de)(de)(de)(de)增大而(er)急劇下(xia)降。可以(yi)(yi)近似(si)地認為，渦流只在(zai)(zai)δ的(de)(de)(de)(de)薄層(ceng)中通過(guo)，層(ceng)外沒(mei)有渦流。而(er)渦流所產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)量與渦流強度(du)的(de)(de)(de)(de)平方(fang)成(cheng)正比，所以(yi)(yi)，自表(biao)(biao)面向里(li)，由(you)渦流產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)熱(re)量下(xia)降更快(kuai)、更明顯，甚至有人認為，渦流產生(sheng)熱(re)量的(de)(de)(de)(de)85%以(yi)(yi)上集中在(zai)(zai)δ的(de)(de)(de)(de)厚(hou)度(du)內。
感應(ying)渦流的特性決(jue)定了感應(ying)加熱過(guo)程為(wei)透人(ren)式(shi)加熱和傳導式(shi)加熱并存的加熱過(guo)程。
當感(gan)應(ying)圈內的(de)工件(jian)(jian)產生渦流的(de)瞬間，渦流集(ji)中(zhong)在(zai)工件(jian)(jian)的(de)表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)(biao)面(mian)最(zui)(zui)(zui)強，向里逐漸(jian)減(jian)弱，工件(jian)(jian)表(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)開(kai)始(shi)升高(gao)，當表(biao)(biao)面(mian)溫度(du)(du)升高(gao)至(zhi)失(shi)磁(ci)(ci)溫度(du)(du)時，加(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被分為兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)(zui)(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)失(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和(he)與其相連(lian)的(de)未失(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由(you)于(yu)失(shi)磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)渦流強度(du)(du)顯著下降，使得最(zui)(zui)(zui)大渦流強度(du)(du)及加(jia)(jia)熱(re)(re)最(zui)(zui)(zui)強烈的(de)地方轉移至(zhi)兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界處(chu)，這時，該處(chu)溫度(du)(du)又快(kuai)速上升，從而使加(jia)(jia)熱(re)(re)高(gao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內移動，這種因(yin)渦流強度(du)(du)向內不斷移動而引起工件(jian)(jian)加(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內移動的(de)工件(jian)(jian)加(jia)(jia)熱(re)(re)方式稱“透人式加(jia)(jia)熱(re)(re)”。當失(shi)磁(ci)(ci)高(gao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)(du)超過熱(re)(re)態電流透入深度(du)(du)δ后(hou)繼續(xu)加(jia)(jia)熱(re)(re)時，熱(re)(re)量總是在(zai)δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)析(xi)出，促使該層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫度(du)(du)不斷升高(gao)。
在這種透人式加熱(re)使(shi)工件表層溫(wen)度(du)升高的同(tong)時(shi)，還存(cun)在正(zheng)常的熱(re)傳導過程，使(shi)加熱(re)層的厚度(du)不斷向里延伸，從(cong)而完成感(gan)應加熱(re)工件表面達(da)到淬火溫(wen)度(du)的全過程。
感應加(jia)熱(re)的(de)表面加(jia)熱(re)層是(shi)在失(shi)磁條(tiao)件下進行的(de)，加(jia)熱(re)很緩慢，而又是(shi)依靠渦流強(qiang)度向內移(yi)動的(de)方式傳遞熱(re)量(liang)的(de)，所以，表面過熱(re)小(xiao)。
二、鋼在(zai)感(gan)應加(jia)熱時(shi)的(de)組織(zhi)轉變特點
感應加熱的(de)(de)一個(ge)重要(yao)特征是加熱速度(du)快，而鋼(gang)的(de)(de)組織(zhi)轉(zhuan)變與加熱速度(du)有重要(yao)的(de)(de)關系(xi)，所(suo)以，鋼(gang)在感應加熱時的(de)(de)組織(zhi)轉(zhuan)變有與普通加熱不同的(de)(de)特點。
1. 感應加熱時奧氏體形成的特點
有研究表明，由于感應加熱速度快，鋼的相變點Ac1、Ac3、Acm 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。
在快(kuai)速(su)加熱條件下，由于轉(zhuan)變溫度(du)(du)升高，過熱度(du)(du)大(da)，奧(ao)氏體的(de)形核和長大(da)速(su)度(du)(du)都(dou)會(hui)增加，但形核速(su)度(du)(du)比長大(da)速(su)度(du)(du)快(kuai)得(de)多，所以，奧(ao)氏體晶粒會(hui)更細(xi)一些。
2. 馬(ma)氏(shi)體不銹鋼的感應加熱(re)特(te)點
馬(ma)氏(shi)體不銹鋼成(cheng)分(fen)中含有大量的(de)鉻(ge)、鉬、鎳(nie)等合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)，在平衡狀態下（如退火(huo)狀態），合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)在鐵(tie)素(su)(su)體和(he)碳(tan)化(hua)物中的(de)分(fen)布(bu)不同。形成(cheng)碳(tan)化(hua)物的(de)元(yuan)素(su)(su)，鉻(ge)、鉬等集(ji)中分(fen)布(bu)在碳(tan)化(hua)物中，不形成(cheng)碳(tan)化(hua)物的(de)元(yuan)素(su)(su)，鎳(nie)等集(ji)中分(fen)布(bu)在鐵(tie)素(su)(su)體中，加熱形成(cheng)奧氏(shi)體后(hou)，在原碳(tan)化(hua)物部分(fen)，形成(cheng)碳(tan)化(hua)物元(yuan)素(su)(su)濃(nong)(nong)度(du)高(gao)，不形成(cheng)碳(tan)化(hua)物元(yuan)素(su)(su)濃(nong)(nong)度(du)低。同時，合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)在奧氏(shi)體中的(de)擴散速度(du)比(bi)碳(tan)慢(man)。所以，在感應(ying)快速加熱時，要使奧氏(shi)體中的(de)合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)均勻化(hua)，應(ying)提(ti)高(gao)加熱溫度(du)。
馬氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)含合(he)金(jin)元素(su)(su)(su)多，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)均勻(yun)化比碳鋼(gang)和合(he)金(jin)結(jie)構鋼(gang)更困難。因(yin)此，感(gan)應(ying)加熱(re)(re)前具備良好的(de)原(yuan)始組(zu)(zu)(zu)織尤為重(zhong)要。鋼(gang)加熱(re)(re)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形核(he)是在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和滲碳體(ti)(ti)(ti)的(de)交界面處，所以，原(yuan)始晶粒(li)越細小，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)與滲碳體(ti)(ti)(ti)的(de)相界面越多，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形核(he)越多，而(er)且(qie)，合(he)金(jin)元素(su)(su)(su)原(yuan)子擴散距(ju)離(li)也(ye)越短，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)的(de)形成和均勻(yun)化過(guo)程也(ye)就越快。可見(jian)，細晶粒(li)的(de)原(yuan)始組(zu)(zu)(zu)織對提高感(gan)應(ying)加熱(re)(re)淬(cui)(cui)火的(de)質量很重(zhong)要。特別是如果原(yuan)始組(zu)(zu)(zu)織粗大(da)(da)，有帶(dai)狀組(zu)(zu)(zu)織、魏氏組(zu)(zu)(zu)織、大(da)(da)塊鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)等情(qing)況時，感(gan)應(ying)加熱(re)(re)淬(cui)(cui)火容易產生過(guo)熱(re)(re)或淬(cui)(cui)火軟點(dian)組(zu)(zu)(zu)織不均等缺陷。
因此，馬氏體不銹(xiu)鋼感應加熱淬火前(qian)應進行調(diao)質(zhi)處理(li)。
