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(ma)氏體不(bu)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(ying)化不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱原理
當感(gan)應圈中(zhong)通過交變電(dian)(dian)流(liu)時，在其周圍(wei)和內(nei)部（如感(gan)應圈中(zhong)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)(gong)件(jian)）就產(chan)生(sheng)(sheng)與電(dian)(dian)流(liu)變化頻率相同(tong)的(de)(de)(de)交變磁(ci)場(chang)，這個(ge)磁(ci)場(chang)又使工(gong)(gong)(gong)件(jian)內(nei)部產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)場(chang)即(ji)感(gan)應電(dian)(dian)動(dong)勢，由于(yu)金(jin)屬是(shi)(shi)導體，這個(ge)電(dian)(dian)動(dong)勢又會在工(gong)(gong)(gong)件(jian)內(nei)部產(chan)生(sheng)(sheng)電(dian)(dian)流(liu)。這種電(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)路(lu)在工(gong)(gong)(gong)件(jian)內(nei)部是(shi)(shi)閉合的(de)(de)(de)，又稱之為渦(wo)(wo)流(liu)。渦(wo)(wo)流(liu)使工(gong)(gong)(gong)件(jian)產(chan)生(sheng)(sheng)大量的(de)(de)(de)熱。對(dui)鋼鐵(tie)材料（鐵(tie)磁(ci)材料）來說，除渦(wo)(wo)流(liu)的(de)(de)(de)熱效應外，還存在“磁(ci)滯現(xian)象”引起的(de)(de)(de)熱效應。
渦流有其特點，如表面效應(ying)（集膚效應(ying)）使渦流會集中在表面一(yi)定深(shen)度，叫渦流透入(ru)深(shen)度，這(zhe)個深(shen)度也稱電(dian)流透人深(shen)度δ,電(dian)流透入(ru)深(shen)度δ與(yu)交變電(dian)流頻率(lv)f、工(gong)件(jian)材料的電(dian)阻率(lv)p及導磁(ci)率(lv)μ有一(yi)定的關系。
鋼鐵(tie)材(cai)料的電(dian)阻(zu)率p與溫度(du)成正比(bi)，隨材(cai)料溫度(du)的升高而增加，而磁導率μ在失磁點以(yi)下(xia)基本不(bu)變，但到(dao)失磁點時突(tu)然下(xia)庫，約為1,因此(ci)，當工(gong)件溫度(du)達到(dao)失磁點時，渦流透入深度(du)δ明(ming)顯增加。
無論是在失磁點(dian)以(yi)(yi)下的(de)溫(wen)度(du)(du)還是在失磁點(dian)以(yi)(yi)上的(de)溫(wen)度(du)(du)，渦(wo)(wo)流都集(ji)中在工件表層(ceng)(ceng)中，隨與表面距(ju)離的(de)增(zeng)大(da)而急劇(ju)下降。可以(yi)(yi)近似(si)地認(ren)為，渦(wo)(wo)流只在δ的(de)薄層(ceng)(ceng)中通過，層(ceng)(ceng)外沒(mei)有(you)渦(wo)(wo)流。而渦(wo)(wo)流所(suo)產(chan)(chan)生的(de)熱(re)(re)量(liang)與渦(wo)(wo)流強度(du)(du)的(de)平方成正比，所(suo)以(yi)(yi)，自表面向里，由渦(wo)(wo)流產(chan)(chan)生的(de)熱(re)(re)量(liang)下降更快、更明顯，甚(shen)至有(you)人(ren)認(ren)為，渦(wo)(wo)流產(chan)(chan)生熱(re)(re)量(liang)的(de)85%以(yi)(yi)上集(ji)中在δ的(de)厚(hou)度(du)(du)內。
感應渦(wo)流的(de)特(te)性決定(ding)了感應加熱過程為透人式(shi)(shi)加熱和(he)傳導式(shi)(shi)加熱并(bing)存(cun)的(de)加熱過程。
當(dang)(dang)感應圈內(nei)的(de)工(gong)(gong)件(jian)產生渦(wo)流的(de)瞬間(jian)，渦(wo)流集中(zhong)在(zai)工(gong)(gong)件(jian)的(de)表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)，且(qie)表(biao)面(mian)最(zui)強(qiang)，向(xiang)里(li)逐(zhu)漸減弱，工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面(mian)溫度(du)(du)開始升高(gao)，當(dang)(dang)表(biao)面(mian)溫度(du)(du)升高(gao)至(zhi)失(shi)(shi)磁(ci)溫度(du)(du)時，加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)被分為兩層(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)的(de)失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)和與其相連的(de)未失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)。由(you)于(yu)失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)的(de)渦(wo)流強(qiang)度(du)(du)顯著下降(jiang)，使(shi)得(de)最(zui)大渦(wo)流強(qiang)度(du)(du)及加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)地(di)方轉移至(zhi)兩層(ceng)(ceng)交界處，這時，該處溫度(du)(du)又快(kuai)速上升，從而使(shi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)高(gao)溫層(ceng)(ceng)向(xiang)內(nei)移動，這種因渦(wo)流強(qiang)度(du)(du)向(xiang)內(nei)不斷移動而引(yin)起工(gong)(gong)件(jian)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)向(xiang)內(nei)移動的(de)工(gong)(gong)件(jian)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)方式(shi)稱“透人式(shi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)”。當(dang)(dang)失(shi)(shi)磁(ci)高(gao)溫層(ceng)(ceng)厚度(du)(du)超過熱(re)(re)態電(dian)流透入深度(du)(du)δ后(hou)繼(ji)續(xu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)時，熱(re)(re)量(liang)總是在(zai)δ層(ceng)(ceng)中(zhong)析出(chu)，促(cu)使(shi)該層(ceng)(ceng)溫度(du)(du)不斷升高(gao)。
在(zai)這種透(tou)人式加熱使(shi)工件表層溫度升高(gao)的(de)同時(shi)，還存在(zai)正常(chang)的(de)熱傳(chuan)導過程，使(shi)加熱層的(de)厚度不(bu)斷向里延伸，從而完成感應加熱工件表面達到(dao)淬(cui)火溫度的(de)全過程。
感(gan)應加熱(re)的表(biao)面加熱(re)層是(shi)在失磁條件下進行的，加熱(re)很(hen)緩慢，而又是(shi)依靠渦流強度向(xiang)內移動的方式傳遞熱(re)量的，所以，表(biao)面過(guo)熱(re)小(xiao)。
二(er)、鋼(gang)在感應加熱時的組織轉變特點
感應加(jia)熱(re)的(de)一(yi)個重要特(te)征是加(jia)熱(re)速度(du)快，而鋼(gang)的(de)組織轉變(bian)(bian)與(yu)加(jia)熱(re)速度(du)有(you)(you)重要的(de)關系，所以，鋼(gang)在感應加(jia)熱(re)時的(de)組織轉變(bian)(bian)有(you)(you)與(yu)普通加(jia)熱(re)不同的(de)特(te)點。
1. 感應(ying)加熱時奧氏體形成的特(te)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。
在快速(su)(su)加熱條件(jian)下，由于轉(zhuan)變溫度(du)(du)升高，過熱度(du)(du)大，奧氏(shi)體(ti)的形(xing)核和(he)長(chang)大速(su)(su)度(du)(du)都會(hui)增加，但形(xing)核速(su)(su)度(du)(du)比長(chang)大速(su)(su)度(du)(du)快得多，所(suo)以(yi)，奧氏(shi)體(ti)晶粒會(hui)更細一(yi)些(xie)。
2. 馬氏體不銹鋼的感應加熱特點(dian)
馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼成(cheng)分中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)含(han)有大量的(de)(de)鉻、鉬、鎳等合金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，在(zai)平衡狀態(tai)下(xia)（如退火狀態(tai)），合金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)和碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)分布不(bu)同。形(xing)成(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，鉻、鉬等集中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)分布在(zai)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，不(bu)形(xing)成(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)，鎳等集中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)分布在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，加熱(re)形(xing)成(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)后，在(zai)原碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)部(bu)分，形(xing)成(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)濃(nong)度(du)高，不(bu)形(xing)成(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)濃(nong)度(du)低(di)。同時(shi)，合金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速度(du)比碳(tan)慢。所以，在(zai)感應(ying)快速加熱(re)時(shi)，要(yao)使奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)合金元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)均勻化(hua)，應(ying)提高加熱(re)溫度(du)。
馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含合金元素(su)多，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)均勻(yun)化比(bi)碳鋼(gang)和合金結構鋼(gang)更困難。因此(ci)，感應加(jia)(jia)熱(re)(re)前具備良好的(de)原始組織尤為重(zhong)要。鋼(gang)加(jia)(jia)熱(re)(re)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形核是(shi)在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)和滲碳體(ti)(ti)的(de)交界面處，所以，原始晶粒(li)(li)越(yue)細小，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)與滲碳體(ti)(ti)的(de)相界面越(yue)多，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形核越(yue)多，而且，合金元素(su)原子擴散距離也越(yue)短，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)形成和均勻(yun)化過(guo)程也就越(yue)快。可見(jian)，細晶粒(li)(li)的(de)原始組織對提高感應加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)(huo)的(de)質量很重(zhong)要。特別是(shi)如果原始組織粗大，有帶狀組織、魏(wei)氏(shi)(shi)組織、大塊鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)等(deng)情(qing)況時，感應加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)(huo)容易(yi)產生過(guo)熱(re)(re)或(huo)淬火(huo)(huo)軟點(dian)組織不(bu)均等(deng)缺陷。
因(yin)此(ci)，馬氏體不銹鋼感應加(jia)熱(re)淬火前應進行調質處理。
