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(shi)體不銹(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(gang)均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應(ying)加熱原理
當感應(ying)圈中(zhong)(zhong)通過交變電流(liu)時，在其周圍和(he)內(nei)(nei)部(bu)(bu)（如感應(ying)圈中(zhong)(zhong)的(de)工(gong)件）就產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)與(yu)電流(liu)變化(hua)頻率相同的(de)交變磁(ci)場，這個(ge)(ge)磁(ci)場又(you)使(shi)工(gong)件內(nei)(nei)部(bu)(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電場即(ji)感應(ying)電動勢，由于(yu)金屬(shu)是導(dao)體(ti)，這個(ge)(ge)電動勢又(you)會在工(gong)件內(nei)(nei)部(bu)(bu)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)電流(liu)。這種電流(liu)的(de)電路(lu)在工(gong)件內(nei)(nei)部(bu)(bu)是閉合的(de)，又(you)稱之為渦(wo)流(liu)。渦(wo)流(liu)使(shi)工(gong)件產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)大量的(de)熱(re)(re)。對鋼(gang)鐵材(cai)料（鐵磁(ci)材(cai)料）來說，除渦(wo)流(liu)的(de)熱(re)(re)效應(ying)外，還存在“磁(ci)滯現象”引起的(de)熱(re)(re)效應(ying)。
渦(wo)流有其特(te)點(dian)，如表面(mian)(mian)效應(ying)(ying)（集膚效應(ying)(ying)）使渦(wo)流會集中在表面(mian)(mian)一定深(shen)度，叫渦(wo)流透入(ru)深(shen)度，這個深(shen)度也(ye)稱電流透人深(shen)度δ,電流透入(ru)深(shen)度δ與交變電流頻率(lv)(lv)f、工件材(cai)料的電阻(zu)率(lv)(lv)p及導磁(ci)率(lv)(lv)μ有一定的關(guan)系。
鋼鐵(tie)材料(liao)的電阻率p與溫(wen)度成(cheng)正比，隨材料(liao)溫(wen)度的升高而(er)增加(jia)，而(er)磁導率μ在失(shi)磁點以(yi)下基本不變(bian)，但到(dao)失(shi)磁點時(shi)突(tu)然(ran)下庫(ku)，約為1,因(yin)此，當(dang)工件溫(wen)度達到(dao)失(shi)磁點時(shi)，渦(wo)流(liu)透入深度δ明(ming)顯(xian)增加(jia)。
無論(lun)是(shi)在(zai)失磁(ci)點(dian)以下(xia)的(de)(de)溫度(du)(du)還是(shi)在(zai)失磁(ci)點(dian)以上的(de)(de)溫度(du)(du)，渦(wo)(wo)流(liu)都集(ji)中(zhong)在(zai)工件表層中(zhong)，隨與表面(mian)距離的(de)(de)增(zeng)大(da)而(er)急劇下(xia)降。可以近似地認為，渦(wo)(wo)流(liu)只(zhi)在(zai)δ的(de)(de)薄(bo)層中(zhong)通過，層外沒有渦(wo)(wo)流(liu)。而(er)渦(wo)(wo)流(liu)所產生(sheng)的(de)(de)熱量與渦(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)平方(fang)成(cheng)正比，所以，自表面(mian)向(xiang)里(li)，由渦(wo)(wo)流(liu)產生(sheng)的(de)(de)熱量下(xia)降更快(kuai)、更明顯，甚至有人認為，渦(wo)(wo)流(liu)產生(sheng)熱量的(de)(de)85%以上集(ji)中(zhong)在(zai)δ的(de)(de)厚度(du)(du)內。
感應(ying)渦流的(de)特性決定(ding)了(le)感應(ying)加(jia)熱(re)(re)過程為透人式加(jia)熱(re)(re)和傳導式加(jia)熱(re)(re)并存的(de)加(jia)熱(re)(re)過程。
當感應圈內的(de)工件產(chan)生渦(wo)流(liu)(liu)(liu)的(de)瞬(shun)間，渦(wo)流(liu)(liu)(liu)集中在(zai)(zai)工件的(de)表面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表面(mian)最(zui)(zui)強(qiang)，向(xiang)里逐漸(jian)減弱，工件表面(mian)溫(wen)(wen)度(du)開(kai)始升(sheng)高，當表面(mian)溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高至(zhi)失(shi)磁(ci)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，加(jia)熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被分(fen)為兩(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)(zui)外(wai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與其(qi)相連的(de)未失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)渦(wo)流(liu)(liu)(liu)強(qiang)度(du)顯著下降，使得最(zui)(zui)大(da)渦(wo)流(liu)(liu)(liu)強(qiang)度(du)及加(jia)熱最(zui)(zui)強(qiang)烈的(de)地(di)方轉移(yi)至(zhi)兩(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交(jiao)界(jie)處(chu)，這(zhe)時(shi)，該(gai)處(chu)溫(wen)(wen)度(du)又快速上升(sheng)，從而使加(jia)熱高溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)內移(yi)動(dong)，這(zhe)種因渦(wo)流(liu)(liu)(liu)強(qiang)度(du)向(xiang)內不斷移(yi)動(dong)而引起(qi)工件加(jia)熱層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)內移(yi)動(dong)的(de)工件加(jia)熱方式稱“透(tou)(tou)人(ren)式加(jia)熱”。當失(shi)磁(ci)高溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)超(chao)過(guo)熱態(tai)電流(liu)(liu)(liu)透(tou)(tou)入深度(du)δ后(hou)繼續加(jia)熱時(shi)，熱量總是在(zai)(zai)δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中析(xi)出，促使該(gai)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度(du)不斷升(sheng)高。
在(zai)這種透人式(shi)加(jia)熱(re)(re)使工(gong)件表(biao)層(ceng)溫(wen)度(du)(du)升高的(de)同時，還存在(zai)正常的(de)熱(re)(re)傳導過程(cheng)(cheng)，使加(jia)熱(re)(re)層(ceng)的(de)厚度(du)(du)不(bu)斷向里延伸，從(cong)而(er)完成感應(ying)加(jia)熱(re)(re)工(gong)件表(biao)面達到淬火(huo)溫(wen)度(du)(du)的(de)全(quan)過程(cheng)(cheng)。
感應(ying)加(jia)(jia)熱的表面(mian)加(jia)(jia)熱層是(shi)在(zai)失磁條件(jian)下(xia)進行的，加(jia)(jia)熱很緩慢，而(er)又是(shi)依(yi)靠渦流強度向(xiang)內移(yi)動的方式傳遞(di)熱量的，所以，表面(mian)過(guo)熱小。
二、鋼在感應(ying)加熱時的組(zu)織轉變特點
感應(ying)加(jia)(jia)熱的(de)一個重要(yao)特征是加(jia)(jia)熱速度快，而鋼的(de)組織(zhi)轉變(bian)(bian)與加(jia)(jia)熱速度有重要(yao)的(de)關(guan)系，所以，鋼在感應(ying)加(jia)(jia)熱時的(de)組織(zhi)轉變(bian)(bian)有與普(pu)通加(jia)(jia)熱不(bu)同的(de)特點(dian)。
1. 感應加熱時(shi)奧氏體(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(kuai)速(su)(su)加熱條件下，由于轉變溫度升高，過熱度大，奧氏體的形(xing)核和長(chang)大速(su)(su)度都會(hui)增(zeng)加，但形(xing)核速(su)(su)度比(bi)長(chang)大速(su)(su)度快(kuai)得多(duo)，所以，奧氏體晶粒會(hui)更細一些(xie)。
2. 馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼的感(gan)應加熱特(te)點
馬氏體不銹鋼成(cheng)(cheng)分(fen)中(zhong)含有(you)大量的鉻、鉬、鎳等(deng)合金元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)，在(zai)平(ping)衡狀(zhuang)態下（如退火狀(zhuang)態），合金元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體和碳化(hua)物(wu)中(zhong)的分(fen)布(bu)(bu)(bu)不同(tong)。形成(cheng)(cheng)碳化(hua)物(wu)的元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)，鉻、鉬等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)(bu)(bu)在(zai)碳化(hua)物(wu)中(zhong)，不形成(cheng)(cheng)碳化(hua)物(wu)的元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)，鎳等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)(bu)(bu)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體中(zhong)，加熱形成(cheng)(cheng)奧氏體后，在(zai)原碳化(hua)物(wu)部分(fen)，形成(cheng)(cheng)碳化(hua)物(wu)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)濃(nong)(nong)度高，不形成(cheng)(cheng)碳化(hua)物(wu)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)濃(nong)(nong)度低。同(tong)時，合金元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)奧氏體中(zhong)的擴散速度比碳慢。所(suo)以，在(zai)感應快速加熱時，要使(shi)奧氏體中(zhong)的合金元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)均(jun)勻化(hua)，應提高加熱溫度。
馬氏(shi)體不銹鋼(gang)含(han)合金元(yuan)素(su)(su)(su)多，奧(ao)氏(shi)體均勻(yun)化比(bi)碳(tan)(tan)鋼(gang)和(he)合金結(jie)構鋼(gang)更(geng)困難。因此(ci)，感(gan)(gan)應(ying)加(jia)熱(re)前(qian)具備良好的原始(shi)組(zu)(zu)織尤為重要。鋼(gang)加(jia)熱(re)奧(ao)氏(shi)體形核是在鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體和(he)滲碳(tan)(tan)體的交界(jie)面(mian)處，所以，原始(shi)晶(jing)粒越細小，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體與滲碳(tan)(tan)體的相界(jie)面(mian)越多，奧(ao)氏(shi)體形核越多，而且，合金元(yuan)素(su)(su)(su)原子擴散距離也越短，奧(ao)氏(shi)體的形成和(he)均勻(yun)化過(guo)程也就越快。可見，細晶(jing)粒的原始(shi)組(zu)(zu)織對提(ti)高感(gan)(gan)應(ying)加(jia)熱(re)淬(cui)火的質量(liang)很重要。特別是如果(guo)原始(shi)組(zu)(zu)織粗大，有帶狀組(zu)(zu)織、魏氏(shi)組(zu)(zu)織、大塊鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體等(deng)情況時(shi)，感(gan)(gan)應(ying)加(jia)熱(re)淬(cui)火容易產生(sheng)過(guo)熱(re)或(huo)淬(cui)火軟點組(zu)(zu)織不均等(deng)缺陷。
因此，馬氏體不銹鋼感應加(jia)熱淬火前應進行調質處(chu)理。
