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(ti)不(bu)銹鋼(gang)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銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感(gan)應(ying)加熱原理
當感應(ying)(ying)圈中通過交(jiao)變電流(liu)(liu)時，在(zai)其(qi)周(zhou)圍和內(nei)部（如(ru)感應(ying)(ying)圈中的(de)工(gong)件(jian)(jian)）就產(chan)生(sheng)與電流(liu)(liu)變化頻率相同的(de)交(jiao)變磁(ci)(ci)(ci)場，這(zhe)個磁(ci)(ci)(ci)場又(you)使工(gong)件(jian)(jian)內(nei)部產(chan)生(sheng)電場即感應(ying)(ying)電動勢，由于金屬是導體，這(zhe)個電動勢又(you)會在(zai)工(gong)件(jian)(jian)內(nei)部產(chan)生(sheng)電流(liu)(liu)。這(zhe)種電流(liu)(liu)的(de)電路在(zai)工(gong)件(jian)(jian)內(nei)部是閉合的(de)，又(you)稱(cheng)之為渦(wo)流(liu)(liu)。渦(wo)流(liu)(liu)使工(gong)件(jian)(jian)產(chan)生(sheng)大量的(de)熱(re)。對鋼鐵(tie)材料（鐵(tie)磁(ci)(ci)(ci)材料）來說(shuo)，除(chu)渦(wo)流(liu)(liu)的(de)熱(re)效應(ying)(ying)外，還存在(zai)“磁(ci)(ci)(ci)滯現(xian)象”引起的(de)熱(re)效應(ying)(ying)。
渦流(liu)(liu)有其(qi)特點，如(ru)表面效應(ying)（集(ji)膚效應(ying)）使渦流(liu)(liu)會集(ji)中在表面一定(ding)深度，叫渦流(liu)(liu)透入(ru)深度，這個深度也(ye)稱(cheng)電(dian)流(liu)(liu)透人深度δ,電(dian)流(liu)(liu)透入(ru)深度δ與交變電(dian)流(liu)(liu)頻(pin)率(lv)(lv)f、工件材料的電(dian)阻率(lv)(lv)p及導磁率(lv)(lv)μ有一定(ding)的關系。
鋼鐵(tie)材料的電阻率p與溫度(du)(du)成正比，隨材料溫度(du)(du)的升高而(er)增加，而(er)磁導率μ在(zai)失磁點(dian)以下(xia)基(ji)本不變(bian)，但(dan)到失磁點(dian)時突然下(xia)庫，約為1,因此，當工件溫度(du)(du)達到失磁點(dian)時，渦流透入深度(du)(du)δ明(ming)顯增加。
無論是(shi)在(zai)(zai)失(shi)磁點以(yi)下的(de)(de)(de)溫度(du)還(huan)是(shi)在(zai)(zai)失(shi)磁點以(yi)上的(de)(de)(de)溫度(du)，渦(wo)(wo)(wo)流都集中在(zai)(zai)工件表(biao)層(ceng)(ceng)中，隨(sui)與表(biao)面距離的(de)(de)(de)增大而急劇下降。可以(yi)近似地認為，渦(wo)(wo)(wo)流只在(zai)(zai)δ的(de)(de)(de)薄層(ceng)(ceng)中通(tong)過，層(ceng)(ceng)外(wai)沒有渦(wo)(wo)(wo)流。而渦(wo)(wo)(wo)流所產生的(de)(de)(de)熱量與渦(wo)(wo)(wo)流強度(du)的(de)(de)(de)平方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)，所以(yi)，自表(biao)面向里，由渦(wo)(wo)(wo)流產生的(de)(de)(de)熱量下降更快、更明顯(xian)，甚至有人認為，渦(wo)(wo)(wo)流產生熱量的(de)(de)(de)85%以(yi)上集中在(zai)(zai)δ的(de)(de)(de)厚度(du)內。
感(gan)應(ying)渦(wo)流的特性決定了感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)過(guo)程為透人式加(jia)熱(re)和傳(chuan)導式加(jia)熱(re)并(bing)存的加(jia)熱(re)過(guo)程。
當(dang)感應(ying)圈內(nei)的(de)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)產生渦(wo)(wo)(wo)流的(de)瞬(shun)間，渦(wo)(wo)(wo)流集中在工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)的(de)表(biao)面(mian)層(ceng)，且表(biao)面(mian)最(zui)強(qiang)，向里(li)逐漸減弱，工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)表(biao)面(mian)溫(wen)(wen)度(du)開始升(sheng)高，當(dang)表(biao)面(mian)溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高至失磁(ci)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，加(jia)熱(re)層(ceng)被分(fen)為兩層(ceng)，即最(zui)外層(ceng)的(de)失磁(ci)層(ceng)和與(yu)其相連的(de)未失磁(ci)層(ceng)。由于失磁(ci)層(ceng)的(de)渦(wo)(wo)(wo)流強(qiang)度(du)顯著(zhu)下降(jiang)，使得最(zui)大渦(wo)(wo)(wo)流強(qiang)度(du)及(ji)加(jia)熱(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)地方(fang)轉移(yi)至兩層(ceng)交界(jie)處，這(zhe)(zhe)時(shi)，該(gai)處溫(wen)(wen)度(du)又(you)快速上升(sheng)，從而使加(jia)熱(re)高溫(wen)(wen)層(ceng)向內(nei)移(yi)動(dong)，這(zhe)(zhe)種因渦(wo)(wo)(wo)流強(qiang)度(du)向內(nei)不斷移(yi)動(dong)而引起工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)加(jia)熱(re)層(ceng)向內(nei)移(yi)動(dong)的(de)工(gong)(gong)(gong)件(jian)(jian)加(jia)熱(re)方(fang)式(shi)稱“透人式(shi)加(jia)熱(re)”。當(dang)失磁(ci)高溫(wen)(wen)層(ceng)厚度(du)超過(guo)熱(re)態電(dian)流透入深(shen)度(du)δ后(hou)繼(ji)續加(jia)熱(re)時(shi)，熱(re)量總是在δ層(ceng)中析出，促使該(gai)層(ceng)溫(wen)(wen)度(du)不斷升(sheng)高。
在這種透人式加熱使(shi)工件表層溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高的同時，還存在正(zheng)常的熱傳(chuan)導過(guo)(guo)程，使(shi)加熱層的厚(hou)度(du)(du)不斷向里延伸(shen)，從而(er)完(wan)成感應加熱工件表面達到淬(cui)火(huo)溫(wen)度(du)(du)的全(quan)過(guo)(guo)程。
感(gan)應(ying)加熱(re)(re)(re)的(de)表面(mian)(mian)加熱(re)(re)(re)層是在失磁條件下進行的(de)，加熱(re)(re)(re)很緩慢，而又(you)是依靠渦流強(qiang)度向內(nei)移動的(de)方(fang)式傳(chuan)遞熱(re)(re)(re)量的(de)，所以，表面(mian)(mian)過熱(re)(re)(re)小。
二(er)、鋼在感應加熱(re)時的組織轉變特(te)點(dian)
感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)的(de)(de)一個重要特征是加(jia)(jia)(jia)熱(re)速(su)度(du)快(kuai)，而鋼的(de)(de)組織轉變與(yu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)速(su)度(du)有重要的(de)(de)關系，所以(yi)，鋼在感應加(jia)(jia)(jia)熱(re)時的(de)(de)組織轉變有與(yu)普通加(jia)(jia)(jia)熱(re)不同的(de)(de)特點。
1. 感應加熱時(shi)奧氏(shi)體(ti)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。
在快速加熱(re)條件下(xia)，由于轉變溫度(du)(du)(du)升高，過熱(re)度(du)(du)(du)大，奧氏(shi)體(ti)的形核和長(chang)大速度(du)(du)(du)都會增(zeng)加，但形核速度(du)(du)(du)比(bi)長(chang)大速度(du)(du)(du)快得多，所(suo)以(yi)，奧氏(shi)體(ti)晶(jing)粒會更細一(yi)些。
2. 馬(ma)氏體不銹鋼的感應(ying)加熱特點(dian)
馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼成(cheng)分(fen)(fen)(fen)中(zhong)(zhong)含(han)有大(da)量的(de)(de)鉻、鉬、鎳等合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)，在(zai)平衡狀態下（如退火狀態），合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體和碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布不(bu)同。形(xing)(xing)(xing)成(cheng)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)，鉻、鉬等集中(zhong)(zhong)分(fen)(fen)(fen)布在(zai)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)，不(bu)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)，鎳等集中(zhong)(zhong)分(fen)(fen)(fen)布在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體中(zhong)(zhong)，加(jia)熱形(xing)(xing)(xing)成(cheng)奧氏(shi)體后(hou)，在(zai)原碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)部分(fen)(fen)(fen)，形(xing)(xing)(xing)成(cheng)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃(nong)度(du)高，不(bu)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)碳化(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)濃(nong)度(du)低(di)。同時，合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)奧氏(shi)體中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速度(du)比碳慢。所以，在(zai)感應快速加(jia)熱時，要使奧氏(shi)體中(zhong)(zhong)的(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)均勻化(hua)(hua)，應提高加(jia)熱溫度(du)。
馬氏體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)含合金(jin)元素(su)多，奧氏體(ti)(ti)(ti)均(jun)勻化比碳鋼(gang)和(he)合金(jin)結構鋼(gang)更困難。因此，感應(ying)加熱(re)前具備良好(hao)的原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)尤為重要。鋼(gang)加熱(re)奧氏體(ti)(ti)(ti)形核(he)是(shi)在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)滲碳體(ti)(ti)(ti)的交界(jie)(jie)面處，所以，原(yuan)(yuan)始(shi)晶粒越(yue)(yue)細小，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)與滲碳體(ti)(ti)(ti)的相界(jie)(jie)面越(yue)(yue)多，奧氏體(ti)(ti)(ti)形核(he)越(yue)(yue)多，而且，合金(jin)元素(su)原(yuan)(yuan)子擴(kuo)散距離也(ye)越(yue)(yue)短，奧氏體(ti)(ti)(ti)的形成和(he)均(jun)勻化過程也(ye)就越(yue)(yue)快。可見，細晶粒的原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)對提(ti)高感應(ying)加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)的質(zhi)量很重要。特別是(shi)如果原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)粗大(da)，有帶(dai)狀組(zu)(zu)織(zhi)、魏(wei)氏組(zu)(zu)織(zhi)、大(da)塊(kuai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)等(deng)情況(kuang)時，感應(ying)加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)容易(yi)產生過熱(re)或(huo)淬(cui)火(huo)(huo)軟(ruan)點組(zu)(zu)織(zhi)不均(jun)等(deng)缺陷。
因此，馬氏體不銹(xiu)鋼感應加熱淬火前應進(jin)行調(diao)質處理。
