恒进先进的感应淬火技术
1、电源
国外IGBT、MOSFET和SIT全固态晶体管电源技术逐步成熟，并已商品化、系列化，目前有1200kW、50kHz;50~100kHz、30~600kW;300kW、80kHz;低频段有取代晶闸管电源趋势;MOSFET多采用并联振荡电路，SIT多采用串联谐振电路，功率高达1000 kW、频率200kHz和400kW、400kHz。它们都是电子管式高频电源的理想替代产品。当输出功率与电子管电源相同时，节电35%～40%，节省安装面积50%，节约冷却水40%～50%。随着科技的进步，在高频感应淬火领域，MOSFET有望取代SIT。
2、淬火机床
感应淬火机床更加趋向自动化，CNC控制逐渐增多，自动分检零件与自动识别进机零件功能的机床增多。
(1)通用淬火机床
通用淬火机床朝柔性化方向发展，一台淬火机床可以对不同性能要求的不同零件感应加热淬火。德国研制的一种曲轴淬火机床，法兰件感应淬火柔性加工系统略加调整能处理不同尺寸的相似工件;对于轴类零件在一定直径范围内(如30mm)与长度300～800 mm范围内，对于相似淬火要求的轴类零件，淬火机能自动编制14种程序，自动识别进机零件;Robotron.Eiotherm最近推出了双主轴立式淬火机，在一个紧凑的工艺单元内进行工件的淬火与回火，能处理轮轴、三槽套及其他万向节件，转换工件只需2～5min，用计算机编程，根据工件号在2 min 内就可调出有关工艺数据;一汽引进的GH公司数控淬火设备通用性强、自动化程度，在复杂零件上可实现多段变功变速，编程容易、操作方便。图1是GH公司的数控淬火机床。
(2)专用淬火机床
专用淬火机床更加专用化，采用机械手上下零件，加热、淬火、回火、校直、检查完全自动进行。先进的计算机控制技术可以监控并屏幕显示淬火过程和工艺参数，跟踪全部操作过程，如发现故障或工艺参数偏离给定值，便自动修正或自动列出不合格零件，使控制系统暂停工作并报警，同时屏幕上显示故障性质和所要修正的动作。更先进的控制系统还适应材料化学成分的波动，并自动调整比功率或加热时间，以保证感应淬火零件的质量。例如日本高周波热炼株式会社川崎工厂的卧式半轴淬火机床，上尾厂可同时淬三根半轴，群马厂可同时淬两根半轴，机床实际上是感应热处理生产线，全过程除校直、荧光探伤检查需一名工人外，其余全部自动进行。
(3)机器人的应用
日本高周波热炼株式会社制造的一台立式通用淬火机床上配置一台机器人，机器人将一个二匝的感应器进行依次平面扫描，使一块塑料板变色，虽然使用电源功率只3 kW，但也可以看出机器人在感应热处理中的应用趋势。
(4)机电一体化
将电源、淬火机床、冷却系统组成成套装置，具有占地面积小、生产效率高、一次安装调试容易等优点。国外最近问世的曲轴固定加热淬火装置占地面积仅为组合式成套装置的1/4。
3、淬火工艺
(1)静止式曲轴感应淬火
采用静止式曲轴感应淬火新技术的最初的两台装置在福特公司V6和V8曲轴淬火和回火工艺中得以应用，表现出了良好的市场前景。其特点是:加热时间
短，一般仅为1.5～4s，传统工艺是7～12s;电效率高、成本低;感应器与工件之间允许有较大间隙，调整方便;操作简单、重复性好、易于维护;占地面积小，仅为原来的20%左右。
(2)低淬透性钢齿轮淬火
现在俄罗斯许多汽车工厂广泛采用低淬透性钢进行整体感应加热表面淬火，已大量应用于汽车、拖拉机后桥齿轮、挖掘机齿轮、传动十字轴、火车车厢用滚动轴承、汽车板簧、铁路螺旋弹簧等，取得了较大的经济效益。
(3)双频感应加热淬火
国外双频淬火主要用于齿轮。20世纪90年代，美国用10kHz中频和150kHz 高频电源，先让齿轮在中频感应器中加热，然后迅速降到高频感应器中加热，最后落入油中淬火。进入21世纪，此工艺又有新进展，如GH公司采用电力电子开关转换频率，使齿轮的齿顶和齿跟的加热更加均匀，更好地保证了齿轮的淬火质量。
我国汽车工业应用感应热处理技术现状
1、电源
电源是感应加热的关键设备之一，随着感应加热技术的发展，经历了机械式中频发电机组和真空管式高频电源、晶闸管中频电源及全晶体管电源三个发展阶段。在20世纪80年代后期，在工业发达国家，晶闸管中频电源已完全取代了中频发电机组，我国自90年代中期也已逐步取代。
同机械式中频发电机组相比，晶闸管(SCR)中频电源具有以下优点:体积小、重量轻、材料消耗少;电效率高，逆变停止时几乎不消耗电能，逆变效率可达90%以上;无机械运动、噪音小、运行可靠、负载匹配容易，可以根据负载情况确定电源的频率;启动停止方便，频率能自动跟踪以保持最佳运行状态;产品设计简单、制造周期短;安装容易，不需要特殊的基础;维修方便等。
我国的晶闸管中频电源的共同特点是全集成化控制线路数字化程度高于90%、启动成功率几乎达到100% 、除具有常规的水压不足、快熔熔断、过流、过压等保护功能外，还具有限流、限压等保护功能、功能较齐全的晶闸管电源还配置逆变失败、水温监视等可选功能，其频率最高可以作到8kHz，额定功率可以作到1000kW左右，如果在装配工艺上再进一步改进的话，可以接近世界先进水平。
随着技术的进步，跟踪80年代国际感应加热技术水平，我国于90年代中期开发出第一台电效率较高的50kW/50kHz IGBT电流型超音频感应加热电源(图2)。目前可做到频率0.4～50kHz、最大功率可达到800 kW，频率达到100kHz 时功率达到100 kW 。
图2 IGBT电流型超音频感应加热电源
IGBT应用同期，我国还成功研制出20 kW/300kHz MOSFET高频电源，缩小了同国际先进水平的差距，随着大功率MOSFET器件的问世，大功率的晶体管高频电源有望年内在感应淬火中应用。
2、淬火工艺
随着汽车工业的迅速发展，我国采用感应淬火的零件的种类和品种不断增加。目前我国汽车零件感应淬火用材料包括:45#、40Cr、55MnVS、40MnB、42CrMo、35#、ZG45、球铁、合金铸铁等。感应加热淬火介质包括:水、聚乙烯醇、聚迷水溶性淬火介质、UCON、豪富顿251等。所采用的加热方式及应用主要包括:横向磁场静止一次加热淬火(销轴类零件、凸轮轴);横向磁场连续加热淬火(减振器杆、变速叉轴、扭杆等);横向磁场多段连续加热淬火(起动机轴、空压机轴等);纵向磁场整体一次加热淬火(半轴等);仿形感应器零件旋转加热淬火(球头销);感应接触加热淬火(转向齿条);内孔的一次及连续加热淬火(输出法兰、钟型壳内腔);阶梯轴类零件的旋转加热淬火(小红旗后轮毂轴、转向节);平面类零件的一次及连续加热淬火(钢板弹簧横向限位板);薄壁类复杂零件一次及连续加热淬火(前轮毂、滑动轴叉);复杂形状零件的一次加热淬火(钟型壳变截面轴);槽口一次淬火(变速叉);复杂回线工件旋转一次加热淬火(曲轴)等。
3、淬火机床
为了适应多品种的批量生产，在汽车生产应用中，我国引进的感应淬火机床种类由传统的专用设备逐步向柔性化程度较高的通用设备和专用淬火自动生产线发展。
通用淬火机床方面，一汽技术中心开发的卧式数控淬火机床(图3)主驱动采用交流伺服电机拖动，移动速度稳定均匀、定位准确、重复精度高;零件旋转采用变频调速，能适应多方面工艺要求;采用能量和数控技术对不同性能要求的不同零件感应加热淬火，甚至在同一零件上实现多段变功变速，编程容易可操作性强。
图3 通用数控淬火机床
专用淬火机床方面，二汽和天舒机电科技有限公司经过多年努力，攻克一个个难关，采用功率脉冲分配技术、尾座自由顶尖技术、薄型淬火变压器技术、独立悬挂技术、悬挂平衡技术等分别研制成功曲轴全自动淬火机床(图4)，与电源、水冷系统组成成套淬火设备可对车用内燃机曲轴进行各轴径的圆角+轴径淬火、轴径淬火自回火，采用计算机控制，通过显示屏对设备的加热、淬火工艺参数诸如电压、电流、频率、时间、压力、流量温度等进行监控和显示，目前国内多家采用。
图4 工作中的全自动曲轴淬火机床
这些机床在传动系统方面主要采用机械传动，代表现代机械传动技术的滚珠丝杠和直线导轨等先进技术被广泛采用;主驱动采用伺服数控、变频调速，移动速度稳定均匀;拖架定位准确，重复精度高;工件旋转采用变频调速取代固定转速，能适应多方面工艺要求;上下料系统采用较先进的步进链传动、托盘送进料、人工送取料。另外，在一条生产线中，大功率电源用于淬火，然后用较低功率回火，两个工序在一条生产线上自动完成，减少了重复上下工件的工序，降低了劳动强度，提高了生产效率。
4、其他器件及冷却系统
在气动式和接触器式功率切换器、电热电容器、淬火变压器、动作顺序控制及显示、变压器三维移动快换接头等方面，我国也取得了很多技术进步，使淬火技术和工艺水平不断提高。
对于冷却和淬火水循环装置，在消化理解国际感应加热成套设备用水冷系统最新技术基础上，我国自行研制成功适合我国国情的新型、高效、价廉的软水冷却机和水-水冷却机，换热效率高，大大提高了加热设备的可靠性，延长了设备的使用寿命。
认清差距，开拓进取
虽然近年来我国感应淬火技术得到了迅速发展，但与工业发达国家相比，还有相当大的差距。
MOSFET高频电源是工业发达国家的首选产品，而我国在高频段仍以晶闸管交流调压、高压硅堆整流、节能型电子管振荡器式电源为主;IGBT超音频电源有部分取代晶闸管中频电源的趋势，而我国在这方面的应用还不够普及;近些年来虽然晶闸管中频电源应用较为普遍，但由于老企业改造步伐的限制，还有部分中频停留在发电机组。
必须指出，虽然我国能够生产MOSFET、IGBT和SIT感应加热淬火用电源，但品种和规格没有国外那么多、那么细，由于关键主要电力电子器件国内还不能生产，必须进口，所以从性能和技术水平方面和国外相比仍有相当大的差距。
总体来说，和工业发达国家相比，我国的数控及全自动淬火机床开发属起步阶段。在自动化水平上，国内设备大部分是人工上下料，自动化程度较低;能量监控虽有应用但技术还不够成熟;FUNAC、SIMENS伺服系统有所应用，但多为点位直线运动，属简易型，多轴连动类型的数控系统尚未得到应用。另外，计算机控制技术在感应加热淬火中应用远不如国外那样成熟，例如自动识别进机零件、不合格零件自动剔除;工艺参数跟踪及偏离给定值修正等。在感应器制造技术、感应器快换、导磁体材料与利用、冷却水循环系统、淬火介质研究与应用等方面也有相当大的差距。
鉴于这些差距，我国应积极行动，建立严格的引进消化政策，避免重复引进，限期淘汰耗能严重的电源，集中力量开发短缺部件，提高淬火机床配套质量等，使感应加热技术迅速赶上世界先进水平。
表面淬火工艺
淬火.退火.正火工艺 ◆表面淬火 ? 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 ? 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点： 1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高 2.工件因不是整体加热，变形小 3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少 4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命 5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好 6.便于机械化和自动化 7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。 ? 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。 ? 感应表面淬火后的性能 1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3 个单位（HRC）。 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 ? 退火的目的 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。 1
高频感应加热淬火
材料：45钢 工艺情况：高频感应加热淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀 组织说明： 图1：表面淬硬层组织：粗大针状马氏体。 由于感应加热功率高，致使表面温度偏高，约900℃以上，因而使晶粒快速增大，在随后的急冷中得到极粗大的针状马氏体。按标准评定相当于1级，属过热组织。中碳钢的含碳在0.4%～0.5%之间，当感应加热奥氏体化后，淬火急冷中得到马氏体针呈瘦长排列的特征，它不同于高碳钢淬火后的马氏体来得肥大。 图2：表面基体呈较粗针状马氏体组织。按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于3级，属过热组织。 瘦长的针状马氏体比图1的略为短小，晶粒亦较细一些，但仍属加热偏高的组织，必须调整加热参数使工件表面奥氏体化温度下降，才能得到较细的马氏体组织。 图3：表面基体呈中等针状马氏体组织，按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于4级，属正常组织。 马氏体针状较短，说明表面奥氏体化瞬时加热温度适中，这样在淬火后才能得到正常的马氏体组织。 图4：呈较细针状马氏体，按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于5～6级/属合格的正常组织。硬度可达55.0HRC。马氏体较短，针状不甚明显，属加热温度恰到好处。估计其表面感应加热的温度近850～860℃，才能得到这样细的马氏体组织，这也是接近极限温度，若再低就会出现托氏体欠热组织。 图5：表面组织为马氏体及黑色托氏体和微量铁素体的混合组织，按 JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于8～9级，属欠热组织。硬度为48.0HRC。 图中灰白色基体为马氏体组织，很细，故而针状不明显。黑色团状区为托氏体组织。这是由于奥氏体化温度不足，在冷却时低于临界冷却速度故而形成奥氏体的分解产物—托氏体组织。并在托氏体中有少量白色小颗粒，是未溶解的铁素体组织。托氏体和铁素体组织均为降低基体硬度的组织，属不完全淬火，对高频淬火来讲，属不合格组织。 图6：表面组织为马氏体及托氏体和较多的铁素体混合组织。按 JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于9～10级，属欠热组织。硬度为45.0HRC。 图中灰白色为马氏体组织，很细，分不清针状，这是由于加热温度偏低的原因。黑色为托氏体，托氏体中间夹有白色条块状铁素体是属于未溶解的组织。这是由于表面加热温度偏低即低于相变温度，致使奥氏体化温度不够，故得到不均匀的混合组织。
高频淬火原理及工艺解析
高频淬火含义与原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、含义 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。 二、原理 利用电流的集肤效应，在零件表面形成电流进而加热工件，实现心部和表面不同的热处理状态； 其中根据电流频率的不同分为工频、中频和高频。分别针对不同的淬硬深度和工件大小。高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类零件等。 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热
零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。 产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个趋肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.
中频表面淬火工艺技术报告
关于中频表面淬火工艺的技术报告 热处理是机械制造中热加工工艺的一种。它对保证机械产品的质量，延长使用寿命，有着重大的作用。钢的热处理就是利用钢在加热、保温和冷却作用下，其内部发生组织状态（晶体结构、组织形态）、物理状态（比容、残余内应力等）和化学成分分布的变化，而使工件具有预期的工艺性能、机械性能、物理性能和化学性能，以达到便于冷热加工，提高使用寿命，充分发挥材料潜力的目的。钢的热处理基本工艺包括退火、正火、淬火、回火和化学热处理等。根据在车间实习和工作情况，我将主要负责车间中频表面淬火工序的工艺编制。所以将重点放在中频表面淬火工序上。 一、感应加热原理及分类 中频加热是感应表面加热的一种。感应表面加热是利用导体（零件）在高频磁场作用下产生的感应电流（涡流损耗）以及导体内磁场的作用（磁滞损耗）引起导体自身发热而进行加热的。根据设备的频率不同分为：①高频加热，频率为100~500千赫。淬硬层深度为0.3~3㎜，加工工件最小直径为Φ28㎜；②中频加热，一般采用8000赫兹和2500赫兹二种，淬硬层深度：8000赫兹 1.3-5.5㎜，加工工件最小直径为Φ16㎜；2500赫兹 2.4-10㎜，加工工件最小直径为Φ28㎜；③工频加热，频率为50赫兹，淬硬层深度为17-70㎜，加工工件最小直径为Φ200㎜。目前，我车间使用的设备是中频立式淬火机床，频率为8000赫兹。而多年不用的高频淬火机床在车间搬、拆迁过程中已经拆除了。 二、感应加热表面淬火工艺及选择 感应加热工艺参数包括着热处理参数和电参数。热处理参数包括加热温度、加热时间、加热速度以及淬火层深度。电参数包括设备的频率、零件单位面积功率等。 感应加热淬火工艺中几个主要问题： 1、确定零件的技术要求 表面淬火零件的技术要求包括：表面硬度、淬火层深度及淬硬区分布、淬火层组织等。 ⑴.表面硬度：感应淬火后零件的表面硬度要求与材料的化学成分和使用的条件有关。 ⑵.淬火层深度：淬火层深度主要是根据零件的机械性能确定的。 ⑶.淬硬区分布：按零件的几何形状与工作条件的不同，各种表面淬火零件的硬化区部分和尺寸有不同的要求。 ⑷.金相组织：按零件的材料及工作条件，规定各格的等级范围。按评级标准进行金相评级。 2、加热温度的选择 感应加热速度快，与一般加热相比，必须选用较高的加热速度，适宜的加热温度是与钢材的化学成分、原始组织状态及加热速度等因素有关。我车间由于设备的限制，只能采取目测加热温度的方法。 3、设备频率的选择 频率的选择主要是根据淬火层深度和零件的尺寸大小来确定。当设备给定或选定以后，设备的频率就是一个不可调的参数。我车间的设备只有立式淬火机床一台，故工艺选择中不再考虑设备频率。 4、感应加热方法及工艺操作 感应加热方法基本分为两种： ⑴.同时加热法，这种加热法是被加热的表面同时共热升温，零件需要加热的整个部分都被感应器包围着。在大批量生产时，为充分发挥设备潜力，提高生产效率，只要设备输出功率足够的条件下，尽可能采用同时加热。 ⑵.连续加热法，零件表面的加热和冷却时连续不断进行的。连续加热生产率较低，但加
感应淬火与火焰淬火的区别
感应淬火与火焰淬火的区别 感应淬火的原理 感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺 感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和涡流的作用，工件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬火温度，随即喷水冷却，工件表层被淬硬 感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。电流频率愈高，集肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。 感应淬火与火焰淬火的区别和优势 表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)，或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。 感应淬火：感应加热速度极快，只需几秒或十几秒。淬火层马氏体组织细小，机械性能好。工件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控制，质量稳定，操作简单，特别适合大批量生产。常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如45、40Cr、40Mn B等。也可用于高碳工具钢或铸铁件，一般零件淬硬层深度约为半径的1／10时，即可得到强度、耐疲劳性和韧性的良好配合。感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作困难 表1-1 感应加热种类及应用范围 感应加热类型常用频率 一般淬硬层深 度／mm 应用范围 高频200～1000kHz 0.5～2.5 中小模数齿轮及中小尺寸的轴类零件
表面淬火和化学热处理
表面淬火和化学热处理 表面热处理和化学热处理都是改变钢件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。表面淬火 表面淬火是通过快速加热，使钢的表层很快达到淬火温度，在热量来不及传到钢件心部时就立即淬火，从而使表层获得马氏体组织，而心部仍保持原始组织。表面淬火的目的是使钢件表层获得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持原有的良好韧性，常用于机床主轴、发动机曲轴、齿轮等。 表面淬火所采用的快速加热方法有多种，如电感应、火焰、电接触、激光等，目前应用最广泛的是电感应加热法。 感应加热表面淬火法就是在一个感应线圈中通以一定的交流电（有高频、中频、工频三种），使感应线圈周围产生频率相同、方向相反的感应电流，这个电流称为涡流。由于集肤效应，涡流主要集中在钢件表层。由涡流所产生的电阻热是钢件表层被迅速加热到淬火温度，随即向钢件喷水，将钢件表面淬硬。 感应电流的频率愈高，集肤效应愈强烈，故高频感应加热用途最广。高频感应加热常用的频率为200~300 kHz，此频率加热速度极快，通常只有几秒钟，淬硬层深度一般为0.5~2mm，主要用于要求淬硬层较薄的中、小型零件。 感应加热表面淬火质量好，加热温度和淬硬层深度交易控制，易于实现机械化和自动化生产，缺点是设备昂贵，需要专门的感应线圈。因此，主要用于成批或大量生产的轴、齿轮等零件。化学热处理 化学热处理是将钢件置于合适的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，以改变钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性能。化学热处理的种类很多，依照渗入元素的不同，有渗碳，渗氮，碳氮共渗等，以适应不同的场合，其中以渗碳应用最广。 渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热、保温，使分解出来的活性碳原子渗入钢的表层。渗碳是采用密闭的渗碳炉，并向炉内通以渗碳剂（如煤油），加热到900~950℃，经较长的时间保温，使钢件表层增碳。渗碳件通常采用低碳钢或低碳合金钢，渗碳后渗层深一般为0.5~2mm，表层含碳量wc将增至1%左右，经淬火和低温回火后，表层硬度达到56~64HRC，因而耐磨；而心部因仍是低碳钢，故保持其良好的塑性和韧性。渗碳主要用于即承受强烈摩擦，又承受冲击或循环应力的钢件，如汽车变速箱齿轮，活塞销、凸轮、自行车和缝纫机的零件等。
(整理)国际先进的感应淬火技术
1、电源 国外IGBT、MOSFET和SIT全固态晶体管电源技术逐步成熟，并已商品化、系列化，目前有1200kW、50kHz;50~100kHz、30~600kW;300kW、80kHz;低频段有取代晶闸管电源趋势;MOSFET多采用并联振荡电路，SIT多采用串联谐振电路，功率高达1000 kW、频率200kHz和400kW、400kHz。它们都是电子管式高频电源的理想替代产品。当输出功率与电子管电源相同时，节电35%～40%，节省安装面积50%，节约冷却水40%～50%。随着科技的进步，在高频感应淬火领域，MOSFET有望取代SIT。 2、淬火机床 感应淬火机床更加趋向自动化，CNC控制逐渐增多，自动分检零件与自动识别进机零件功能的机床增多。 (1)通用淬火机床 通用淬火机床朝柔性化方向发展，一台淬火机床可以对不同性能要求的不同零件感应加热淬火。德国研制的一种曲轴淬火机床，法兰件感应淬火柔性加工系统略加调整能处理不同尺寸的相似工件;对于轴类零件在一定直径范围内(如30mm)与长度300～800 mm范围内，对于相似淬火要求的轴类零件，淬火机能自动编制14种程序，自动识别进机零件;Robotron.Eiotherm最近推出了双主轴立式淬火机，在一个紧凑的工艺单元内进行工件的淬火与回火，能处理轮轴、三槽套及其他万向节件，转换工件只需2～5min，用计算机编程，根据工件号在2 min 内就可调出有关工艺数据;一汽引进的GH公司数控淬火设备通用性强、自动化程度，在复杂零件上可实现多段变功变速，编程容易、操作方便。图1是GH公司的数控淬火机床。 (2)专用淬火机床 专用淬火机床更加专用化，采用机械手上下零件，加热、淬火、回火、校直、检查完全自动进行。先进的计算机控制技术可以监控并屏幕显示淬火过程和工艺参数，跟踪全部操作过程，如发现故障或工艺参数偏离给定值，便自动修正或自动列出不合格零件，使控制系统暂停工作并报警，同时屏幕上显示故障性质和所要修正的动作。更先进的控制系统还适应材料化学成分的波动，并自动调整比功率或加热时间，以保证感应淬火零件的质量。例如日本高周波热炼株式会社川崎工厂的卧式半轴淬火机床，上尾厂可同时淬三根半轴，群马厂可同时淬两根半轴，机床实际上是感应热处理生产线，全过程除校直、荧光探伤检查需一名工人外，其余全部自动进行。 (3)机器人的应用 日本高周波热炼株式会社制造的一台立式通用淬火机床上配置一台机器人，机器人将一个二匝的感应器进行依次平面扫描，使一块塑料板变色，虽然使用电源功率只3 kW，但也可以看出机器人在感应热处理中的应用趋势。 (4)机电一体化 将电源、淬火机床、冷却系统组成成套装置，具有占地面积小、生产效率高、一次安装调试容易等优点。国外最近问世的曲轴固定加热淬火装置占地面积仅为组合式成套装置的1/4。 3、淬火工艺 (1)静止式曲轴感应淬火 采用静止式曲轴感应淬火新技术的最初的两台装置在福特公司V6和V8曲轴淬火和回火工艺中得以应用，表现出了良好的市场前景。其特点是:加热时间
高频感应加热表面淬火实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除高频感应加热表面淬火实验报告 篇一：高频感应加热表面淬火-验证 高频感应加热表面淬火 一、实验目的 1、了解感应加热的原理； 2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频率之间的关系； 3、了解淬硬层深度的测定方法； 4、掌握高频感应加热淬火的方法。 二、实验原理 1.电磁感应 当感应线圈通以交流电时，在感应线圈的内部和周围同时产生与电流频率相同的交变磁场，将工件置于高频感应线圈内，受电流交变磁场的作用，在工件内相应地产生感应电流，这种感应电流在金属工件内自行闭合，称为涡流。其感应电动势瞬时值为： d?e??K d?
式中，K-比例系数；ф-工件上感应电流回路包围面积上的总磁通；dф/dτ-磁通量变化率；负号表示感应电动势方向与磁通量变化率方向相反。 工件中感应出来的涡流方向，在每一瞬时和感应线圈中的电流方向相反。涡流强度If取决于感应电动势(e)及工件涡流回路的电抗(Z)，而电抗Z由电阻R和感抗(xL)组成，则涡流强度： eeIf?? Z 2 R2?xL 2.表面效应 涡流强度If随高频电磁场强度由工件表面向内层逐渐减小而相应减小的规律称为表面效应或集肤效应。离表面x 处的涡流强度： x? Ix?I0?e 式中，I0-表面最大的涡流强度；x-到工件表面的距离；Δ-与工件材料物理性质有关的系数。 所以，当x=0时，Ix=I0 当x＞0时，Ix＜I0 1
?0.368(:高频感应加热表面淬火实验报告)I0e 工程规定，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的36.8%(即1 I0?)时，由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。e 在感应加热实践中，钢中电流透入深度的计算常常使用下列简化公式： 20 在20℃时：?20?(mm) f500 在800℃时：?20?(mm) f ? 当x=Δ时，Ix?I0? 式中，f-感应线圈交流电频率。 3.淬硬层深度 工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面 分布有关，一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。还与钢的化学成分、淬火规范、工件尺寸等因素有关；如果加热层较深，在淬硬层中存在马氏体+贝氏体或马氏体+贝氏体+屈氏体+少量铁素体混合组织。此外，奥氏体化不均匀，淬火后还可以观察到高碳马氏体和低碳马氏体混合组织。 工件经感应淬火后可以用金相法、硬度法或酸蚀发测定
金属表面热处理渗碳工艺对比
金属表面热处理渗碳工艺的对比 一、热处理发展历史 在实用生产技术发展上值得回顾的有：①1890年英国首次公布了制备不可燃气氛发生炉的专利，该气氛用于金属的光亮热处理，德国的A．富利1921年申请了在井式炉中通氨渗氮的专利。②P．P．阿诺索夫在1837年就倡导用气体渗碳法，而经过100年后（1935年）前苏联的利哈乔夫汽车厂才有了第一台用煤油裂解气的罐式连续渗碳炉；直到20世纪50年代才逐步取代了固体渗碳和用氰盐的液体渗碳。③前苏联的G．V．沃罗格金在20世纪40年代逐步把感应加热技术应用到炼钢、锻造加热和表面淬火热处理等领域。④20世纪40年代末出现了用LiCl露点仪的碳势可控渗碳。⑤离子渗氮于20世纪30年代在德国就有了专利，而KlÊ；ckner公司是在20世纪50年代末才开发出商品设备，并推向工业应用。⑥20世纪60年代初瑞士的H．魏斯发明了在井式炉中的CARBOMAAG滴注可控渗碳法。⑦20世纪60年代中期，用吸热式气（载气）、甲烷或丙烷（作富化气）并用CO2红外仪测控炉气碳势的可控渗碳在汽车工业中得到推广。与此同时第一代的冷壁式真空加热油中淬火炉和真空渗碳炉问世。⑧20世纪50年代开发，60年代推广的被称作Tenifer或Tufftride商品名称的盐浴氮碳共渗，使渗氮周期由数十小时缩短到1h～2h，可明显提高传动件的抗疲劳、耐磨性和抗咬合能力；由于处理温度低（＜580℃），工件畸变小，其缺点是所用氰盐剧毒、废盐废水需妥善处理。⑨为避免使用剧毒的氰盐，20世纪60年代后期开发出了NH3＋吸热式气（Nikotrier）和NH3＋CO2（Nitroc）在570℃的井式或箱式炉中施行的气体氮碳共渗法，随后在汽车曲轴、低载齿轮等零件上获得广泛应用。⑩20世纪50年代高分子聚合物溶液开始用做淬火剂。最早使用的此类聚合物是聚乙烯醇（PVA），以0.1%～0.3%的浓度用做感应加热件的喷冷淬火，其冷却能力介于水油之间，不易燃、无污染。20世纪60年代美国联碳公司推出UCON（PAG）系列合成淬火剂，可代替油用于铁和非铁合金的淬火及固溶处理的冷却。随后又有一系列其它类别的合成淬火剂商品问世。⑾高、中、工频以及超音频和超高频、超高频脉冲感应加热表面热处理工艺广泛应用。各种静态固体电路高频、大功率电源相继问世，全自动程控多工位淬火机床和自动装卸料机械手或机器人获得工业应用。?⑿20世纪80年代氧探头逐步代替红外仪用于炉气碳势控制的传感器和计算机仿真自适应控制、无损检测技术、机器人装卸结合，使大批量生产的汽车零件的渗碳、淬火、清洗、回火、质检全过程实现自动化和无人作业。?⒀20世纪90年代，欧洲IpsenInternational、ALD和ECM等公司相继推出低压渗碳、低压离子渗碳和高压气淬的周期炉和半连续生产线，为提高效率、改善质量、减少畸变和保护环境作出了贡献，为汽车工业热处理未来提供了前景。近20年来，热处理新技术的大量涌现，为机器制造业的发展、机械产品质量的提高、热处理企业的技术改造积累了大量的技术储备，为热处理生产技术的进步提供了广阔前景。 二、氨气的作用：提高淬透性 渗碳淬火后的齿轮零件正常的组织应该是马氏体与残余奥氏体，但在实际生产中经常发现在渗碳淬火件的表层出现连续、断续的黑色组织或沿晶界分布的黑色氧化物。普遍的理论认为是由于内氧化使合金元素贫化、淬透性下降导致形成屈氏体类组织，这类组织就被称为非马氏体组织。非马氏体组织深度如果超标严重，反映在力学性能上就是出现零件表面硬度低头的现象，影响硬度梯度。在实际使用中会降低齿轮的耐磨性和疲劳寿命，危害比较严重。尽可能选择含Cr、Mo、V、Mn和Ni等高淬透性的低碳合金钢作为齿轮原材料。对渗碳后的零件采取剧烈的冷却方式(比如强力搅拌)可以有效地减少非马氏体组织，但前提是不能使零件
热处理--表面淬火技术
我所关注的表面工程领域——表面淬火技术 一、表面淬火技术的原理和分类 采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（对亚共析钢）或者Ac1（对过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程，就称为表面淬火技术。实际上，不仅仅是钢铁，凡是能通过整体强化的金属材料，原则上都可以进行表面淬火。需要注意的是，表面淬火只对工件的表面或部分表面进行热处理，所以只改变表层的组织，使其表面硬度、耐磨性和疲劳强度均高。而心部或其它部分的组织仍保留原来的低硬度、高塑性和高韧性的性能，这样工件截面上由于组织不同性能也就不同。表面淬火便于实现机械化、自动化，质量稳定，变形小，热处理周期短，费用少，成本低，还可用碳钢代替一些合金钢。 对于表面淬火的使用材料，原则上，碳的质量分数在0.35%--1.20%的中、高碳钢及基体相当于中碳钢的普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁均可以实现表面淬火，但中碳钢与球墨铸铁是最适宜于表面淬火的材料。 根据加热方法不同，表面淬火可分为感应加热（高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液加热表面淬火等。工业上应用最多的为感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火。这里我主要介绍了感应加热、激光加热表面淬火技术，以及感应加热表面淬火国内外的发展现状及趋势。 二、感应加热表面淬火 感应加热表面淬火法是采用一定方法使工件表面产生一定频率的感应电流，将零件表面迅速加热，然后迅速淬火冷却的一种热处理操作方法。生产中把工件放入由空心铜管绕成的感应线圈中，当感应线圈通以交流电时，便会在工件内部感应产生频率相同、方向相反的感应电流。感应电流在工件内自成回路，故称为“涡流”。涡流在工件截面上的分布是不均匀的，表面电流密度最大，心部电流密度几乎为零，这种现象称为集肤效应。由于钢本身具有电阻，因而集中于工件表面的涡流，几秒种可使工件表面温度升至800～1000℃，而心部温度仍接近室温，在随即喷水（合金钢浸油）快速冷却后，就达到了表面淬火的目的。 根据输出加热电流频率的不同可将感应加热表面淬火分为高频感应加热淬
感应淬火过程作业指导书
文件编号DC-WI-QU202 生效日期2018年05月18 日 目录 1 目的 2 适用范围 3 职责 4 程序 5 相关文件 6 使用表格 修订历史 版本修订内容修订日期修订者批准者 发文 范围管理者代表质量管理部热处理车间受控印章 编制审核批准收文 部门日期日期日期
文件编号DC-WI-QU202 生效日期2018年05月18 日 1．目的 规范感应淬火机床作业前的检查、过程的监控和结果的检测等相关内容，确保对生产过程的控制以及产品质量的稳定可靠。 2．适用范围 适用于公司热处理中频感应淬火机床生产过程中的操作。 3．职责 热处理作业人员负责按本作业指导书进行操作。 4．程序 4.1 作业前检查内容 4.1.1每天需要按照《感应淬火机床点检作业指导书》对设备进行点检并做好相关记 录； 4.1.2每班或者开始生产之前，需用折光仪对淬火液（一般为AQ251溶液）的浓度 进行确认。 4.2 作业过程的监控 感应淬火生产作业过程中的重要参数需要根据以下要求，在《感应淬火过程记录表》中进行记录。所有过程参数必须在每班开始、感应器或产品型号更换、任何设备维修时进行检查。 4.2.1每天要保证对淬火介质的检查和监控，主要包括其温度、液位高度、淬火介质的压力和流量（压力和流量每8小时查看一次）； 4.2.2对于不同产品每次完成时间，即程序走完一遍所用的时间进行监测，出现异常要及时反映给领导或相关工艺人员； 4.2.3过程中需要对设备的电压、电流和功率等参数进行监控； 4.2.4感应淬火之后的产品必须及时回火（4小时以内），并对回火时间以及温度进行记录。 4.3产品质量的监控 为了确保所做产品符合技术要求，需要实时把控其硬度、金相等工艺相关的结果。将产品用线切割割好以后由工艺人员去检验，或者送检到实验室检验。以下几点内容在
高频淬火和中频淬火的区别
高频淬火和中频淬火的区别 1、高频淬火淬硬层浅（1.5~2mm）、硬度高、工件不易氧化、变形小、淬火质量好、生产效率高，适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类（所用材料为45号钢、40Cr）； 2、中频淬火淬硬层较深（3~5mm），适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等（所用材料为45号钢、40Cr、9Mn2V和球墨铸铁）。 感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺 感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和涡流的作用，工件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬火温度，随即喷水冷却，工件表层被淬硬 感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。电流频率愈高，集肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄 因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。常用感应加热种类及应用见表5-3 感应加热速度极快，只需几秒或十几秒。淬火层马氏体组织细小，机械性能好。工件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控
制，质量稳定，操作简单，特别适合大批量生产 常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如45、40Cr、40MnB等。也可用于高碳工具钢或铸铁件，一般零件淬硬层深度约为半径的1／10时，即可得到强度、耐疲劳性和韧性的良好配合。感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作困难 表5-3 感应加热种类及应用范围 感应加热类型常用频率一般淬硬层深度／m m 应用范围 高频感应加热 200～1000kHz 0.5～2.5 中小模数齿轮及中小尺寸的轴类零件 中频感应加热 2500～8000Hz 2～10 较大尺寸的轴和大中模数齿轮 工频感应加热火 50Hz 10～20 较大直径零件穿透加热，大直径 零件如轧辊、火车车轮的表面淬超音频感应加热 30～36kHz 淬硬层能沿工件轮廓分中小模数齿轮 表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)， 或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。
高频淬火原理与应用
高频淬火原理及应用 线圈通以高频电流，产生高频磁场，在铁磁性材料中产生感生电流，由于趋肤效应，感生电流聚积于材料的表面产生热，达到相变温度。激冷达到淬火目的。 感应加热与其它加热炉传导、对流或辐射使工件到达加热温度相比，它具有完全不同的加热原理。其基本原理是：把加热材料（即工件）置于通有交流电流的线圈内，由于交变磁场的作用工件内部会产生感应电势，在感生电势的作用下工件内会产生涡流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。 通过热高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000ºC，而心部温度升高很小
词语解释 感应加热频率的选择：根据热处理及加热深度的要求选择频率，频率越高加热的深度越浅。 一、高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类零件等。 二、中频(1~10KHZ)加热深度为2-10mm，一般用于直径大的轴类和大中模数的齿轮加热。 三、工频(50HZ)加热淬硬层深度为10-20mm，一般用于较大尺寸零件的透热，大直径零件（直径300mm以上，如轧辊等）的表面淬火。 感应加热淬火表层淬硬层的深度，取决于交流电的频率，一般是频率高加热深度浅，淬硬层深度也就浅。频率f与加热深度δ的关系，有如下经验公式：δ=20/√f(20°C)；δ=500/√f(800°C)。 式中：f为频率，单位为Hz；δ为加热深度，单位为毫米（mm）。 感应加热表面淬火具有表面质量好，脆性小，淬火表面不易氧化脱碳，变形小等优点，所以感应加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。 感应加热设备是产生特定频率感应电流，进行感应加热及表面淬火处理的设备。
激光淬火技术
激光淬火技术 激光淬火技术，是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面，使其发生相变，形成马氏体淬硬层的过程。激光淬火的功率密度高，冷却速度快，不需要水或油等冷却介质，是清洁、快速的淬火工艺。与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比，激光淬火淬硬层均匀，硬度高（一般比感应淬火高1-3HRC），工件变形小，加热层深度和加热轨迹容易控制，易于实现自动化，不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈，对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制，因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略，因此特别适合高精度要求的零件表面处理。激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同，一般在0.3~2.0mm范围之间。对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火，表面粗糙度基本不变，不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上,由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。获得的熔凝淬火组织非常致密，沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破坏，一般需要后续机械加工才能恢复。为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度，减少后续加工量，华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件，其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化，特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面，效果显著，取得了很大的经济效益与社会效益。近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用。 1.1 激光淬火的特点 质量优势技术特质适用材料实际应用 1．淬火零件不变形激光淬火的热循环过程快中碳钢大型轴类 2．几乎不破坏表面粗糙度采用防氧化保护薄涂层模具钢各种模具 3．激光淬火不开裂精确定量的数控淬火冷作模具钢模具、刃具 4．对局部、沟、槽淬火定位精确的数控淬火中碳合金钢减振器 5．激光淬火清洁、高效不需要水或油等冷却介质铸铁材料发动机汽缸
感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法
感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法 硬度不足火软点、软带 1.淬火件含碳量过低应预先化验材料化学成分，保证淬火件ωc＞0.4% 2.表面氧化、脱碳严重淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮 3. 加热温度太低或加热时间太短正确调整电参数和感应器与工件件相对运动速度，以提高加热温度和延长保温时间。可以返淬，但淬前应进行感应加热退火。 4.零件旋转速度和零件（感应器）移动速度不协调而形成软带调整零件转速和零件（或感应器）移动速度。 5.感应圈高度不够火感应器中有氧化皮适当增加感应圈高度，经常清理感应器。 6.汇流条之间距离太大调整汇流条之间距离为1-3mm。 7.淬火介质中优杂质或乳化剂老化更滑淬火介质。 8.冷却水压力太低锅冷却不及时增加水压，加大冷却水流量，加热后及时喷水冷却。 9.零件在感应器中的位置偏心或零件弯曲严重调整零件和感应器的相对位置，使个边间隙相等；如是零件弯曲严重，淬火钱应进行校直处理。 淬硬层深不足 1.频率过高导致涡流透入深度过浅调整电参数，降低感应加热频率。 2.连续淬火加热时零件与感应器之间相对运动速度过快采用预热-加热淬火。 3.加热时间过短可以返淬，但返淬前应金属感应加热退火。 淬硬层剥落 产生的原因是表面淬硬层硬度梯度太大，或硬化层太浅，表面马氏体组织导致体积膨胀等。应对措施是正确调整电参数，采用预热-加热淬火，加深过渡层深度。
淬火开裂 1.钢中碳和锰的含量偏高可在试淬试调整工艺参数，也可调整淬火介质， 2.钢中夹杂物多、呈网状或成分有偏析或含有有害元素多检查非金属夹杂物含量和分布状况，毛坯需要反复锻造。 3.倾角处或键槽等尖角处加热时出现瞬时高温而淬裂中尖角倒圆，淬火前用石棉绳火金属棒料堵塞沟槽、空洞。 4.冷却速度过大而且不均匀降低水压，减少喷水量，缩短喷水时间。 5. 淬火介质选择不当更具工艺要求选择合适的淬火介质。 6.回火不及时或回火不足淬火后应及时回火，淬火与回火之间的停留时间，对于碳钢或铸件不应超过4h，合金钢不应超过0.5h。回火不足时应延长回火时间。 7.材料淬透性偏高可以选用冷却速度慢的淬火介质。 8.返修件未经退火火正火返修件必须经过退火、正火后，才能再次感应加热淬火。 齿轮淬火畸变 1.圆柱齿轮内孔一般缩小0.01-0.05mm，外径不变或缩小0.01-0.03mm。应对方法是：在满足淬硬层要求前提下，采用较大的比功率，缩短加热时间；端面加盖，防止内孔过早冷却；齿坯加盖后，先进行一次高频正火，然后加工内孔和铣齿。 2. 对于内外径之比小于1.5的薄壁齿轮，内孔和外径优胀大的趋势，双联齿轮呈喇叭口。只有合理设计，正确安排工艺路线。 频率和深度成反比。 影响因素有： 1.基体组织情况：越均匀的组织得到的深度越深。 2.保温时间：保温时间长对增加深度。但是不要太长，记住，感应淬火尽量不要采用传导加热。
感应淬火与渗碳淬火
扭力轴花键感应淬火与渗碳淬火的工艺实践分析 感应淬火与渗碳淬火同属表面硬化工艺，早在50年代，兵器部541工厂研究院坦克扭力轴即指出“感应淬火的成本为渗碳淬火的1/3，其后又提出：高频电流淬火工艺具有加热时间短、零件氧化皮少、变形小、工作环境洁净、可以在线生产等一系列优点。” 然而，时至今日，渗碳淬火工艺在中小模数齿轮等领域，仍广泛应用于生产。其原由是渗碳零件表面碳浓度高，耐磨性更优、工夹具简单和中、小零件批量装炉方便等多种因素。感应淬火需要专用的感应器，工装、管理费用等相对高些，一汽研究所下属公司曾对连杆大头内孔渗碳与感应淬火的单件总成本作精细的对比，渗碳件材料加39道工序的加工费为14.73分，而感应淬火件28道工序相对费用为12.73分。单件成本相差2分。 感应淬火对复杂形状的工件仿轮廓淬火具有难度，小内孔、不通孔的底面、卡盘爪的阶梯面、活塞的沟槽、曲面件等部位，不如渗碳工艺简便，因此，在选择表面硬化工艺时，应从工装、材料、工序数、产品寿命等作具体分析再确定，不能仅从节能一点来选取。 渗碳与感应淬火在工艺与装备研发上，近年来均有很大的进展。感应淬火工艺具有优势的项目可列举如下： 1.深层渗碳方面 齿轮的渗碳层深与其模数有关，常选用的层深为（0.15～0.20）m。对中、小模数齿轮，此值在0.2～1.0mm，一般渗碳工艺即可达到，但对大模数齿轮，如m=80的齿轮（见图1）和m=63齿条等，其层深要求常≥4mm，如采用渗碳，则必须深层渗碳，仅渗碳周期即不低于100h，更不论齿条长度几十米对设备装炉的要求了，而感应淬火是单齿扫描淬火，从电源容量与升降机构方面考虑，要简单得多。国外另一实例是冶金设备的内孔，用感应淬火代深层渗碳。 2.畸变小方面 渗碳齿轮由于是整体加热，时间长、温度高，所以淬火后畸变大，有些齿轮则需压模淬火才解决问题，因此，它的周期长、耗电大、成本高，感应淬火相对有利，国内已有企业成功地将渗碳内齿圈改为感应淬火用于生产的实例。但迄今也还有料浆泵缸套等零件仍采用渗碳淬火（渗层2.75～3.0mm）。 3.大零件、长零件感应淬火得天独厚 当今风电发展迅猛，风电机的迥转支承需要在滚道进行淬火，感应淬火无疑是最佳工艺，机床导轨面、石油管、铁道钢轨等的热处理，均已证明感应淬火具有得天独厚的优势。 4.低淬透性钢感应淬火代渗碳齿轮淬火 前苏联发明的低淬透性钢感应淬火，早在该国载货车上及轴承等方面应用，它从限制钢材淬透性方面使齿轮得到仿齿形淬硬层及规定硬度的心部，现在低淬钢的品种还在增加，除58钢以外，又扩大到60ПП、80ПП等牌号，具有较大经济效益。
感应淬火常见问题及解决措施
中频炉感应淬火件常见淬火缺陷，主要有硬度不够、软块、变形超差与淬火裂纹，还有局部烧熔等。 1、表面淬火后硬度不够： 表面淬火后硬度不够是罪常见的问题，其原因亦是多方面的。 1）材料因素 ①火花鉴别法：这是最简单的方法，检查工件在砂轮上磨出的火花，可大致知道工件的含碳量是否有变化，含碳量越高，火花越多。 ②直读光谱仪鉴别钢材的成分，现代化的直读光谱仪能在极短的时间内，将工件材料的各种元素及其含量进行检验并打印出来，可确定钢材是否符合图样要求。 ③排除工件表面贫碳或脱碳因素，较常见的冷拔钢材，材料表面有一层贫碳或脱碳层，此时表面硬度低，使用砂轮或锉刀去掉0.5mm后，再测定硬度，如果发现该处硬度比外面为高，并达到要求，这表面工件表面有贫碳或脱碳层。为进一步验证此问题，可用金相显微镜观察，表面贫碳层得组织与次层得显微组织明显不同，表面只有少量托氏体及大量铁素体，而次层则为马氏体，如果将此样品在保护气体下正火后在检验， 表层只有少量珠光体，而次层则有该钢号应有的珠光体面积，如45 钢，珠光体面积接近50%。 2）淬火加热温度不够或预冷时间长 淬火加热温度不够或预冷时间太长，致使淬火时温度太低。以中碳钢为例，前者淬火组织中含有大量未溶铁素体，后者其组织为托氏体或索氏体。 3）冷却不足 ①特别在扫描淬火时，由于喷液区域太短，工件淬火后，经过喷液区后，心部热量又使表面自回火（阶梯轴大台阶在上位时最易产生），此时表面自回火温度过高，常能从表面颜色及温度感测到。 ②一次加热法时，冷却时间太短，自回火温度过高，或由于喷液孔因水垢减少了喷液孔截面积，导致自回火温度过高（带喷液孔的齿轮淬火感应器，最易产生次弊病）。 ③淬火液温度过高，流量减少，浓度变化，淬火液中混有油污等。 ④喷液孔局部堵塞，其特点是局部硬度不足，软块区常与喷液孔堵塞位置相对应。 感应加热设备之表面热处理表面淬火常见缺陷及对策 信息编辑：郑州高氏发布时间：2012-06-21 用交流电流流向被卷曲成环状的导体（通常为铜管），由此产生磁束，将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生窝电流（旋转电流）这感应电流在窝电流的影响下产生发热用这样的加热方式就是感应加
演示文档感应加热表面淬火基本原理.doc
感应加热表面淬火基本原理 感应加热表面淬火的应用及基本原理分析。 一、应用 承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件，要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性，需对工件表面提出强化要求，适于含碳量We=0.40～0.50%钢材。 二、工艺方法 快速加热与立即淬火冷却相结合。 通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度，不等热量传到中心即迅速冷却，仅使表层淬硬为马氏体，中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火（或正火及调质）组织。 三、主要方法 感应加热表面淬火（高频、中频、工频）,火焰加热表面淬火，电接触加热表面淬火，电解液加热表面淬火，激光加热表面淬火，电子束加热表面淬火。 四、感应加热表面淬火 （一）基本原理： 将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入中频或高频交流电后，在工件表面形成同频率的的感应电流，将零件表面迅速加热（几秒钟内即可升温800～1000度，心部仍接近室温）后立即喷水冷却（或浸油淬火），使工件表面层淬硬。（如下图所示） （二）加热频率的选用 室温时感应电流流入工件表层的深度δ（mm）与电流频率f（HZ）的关系为 频率升高，电流透入深度降低，淬透层降低。 常用的电流频率有： 1、高频加热：100～500KHZ，常用200～300KHZ，为电子管式高频加热，淬硬层深为0.5～2. 5mm，适于中小型零件。 2、中频加热：电流频率为500～10000HZ，常用2500～8000HZ，电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度～10 mm。适于较大直径的轴类、中大齿轮等。 3、工频加热：电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备，淬硬层深可达10～20mm，适于大直径工件的表面淬火。