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(ti)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)銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱原理
當感(gan)應(ying)圈(quan)中(zhong)(zhong)通過交變(bian)電(dian)(dian)流(liu)時，在(zai)其周(zhou)圍(wei)和(he)內(nei)部(bu)(bu)（如感(gan)應(ying)圈(quan)中(zhong)(zhong)的(de)(de)工(gong)件）就產生與電(dian)(dian)流(liu)變(bian)化頻(pin)率(lv)相同的(de)(de)交變(bian)磁場，這個磁場又使工(gong)件內(nei)部(bu)(bu)產生電(dian)(dian)場即感(gan)應(ying)電(dian)(dian)動勢，由于金(jin)屬(shu)是導(dao)體，這個電(dian)(dian)動勢又會在(zai)工(gong)件內(nei)部(bu)(bu)產生電(dian)(dian)流(liu)。這種電(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)電(dian)(dian)路在(zai)工(gong)件內(nei)部(bu)(bu)是閉合的(de)(de)，又稱之為渦(wo)流(liu)。渦(wo)流(liu)使工(gong)件產生大(da)量的(de)(de)熱(re)(re)。對(dui)鋼鐵材料（鐵磁材料）來說，除(chu)渦(wo)流(liu)的(de)(de)熱(re)(re)效應(ying)外，還存在(zai)“磁滯現象”引起的(de)(de)熱(re)(re)效應(ying)。
渦(wo)流(liu)有其特點(dian)，如表(biao)面效應(ying)（集(ji)膚效應(ying)）使渦(wo)流(liu)會集(ji)中在表(biao)面一定深(shen)(shen)度，叫渦(wo)流(liu)透入深(shen)(shen)度，這個深(shen)(shen)度也稱電流(liu)透人深(shen)(shen)度δ,電流(liu)透入深(shen)(shen)度δ與交變電流(liu)頻率(lv)(lv)f、工(gong)件材料的電阻率(lv)(lv)p及導磁率(lv)(lv)μ有一定的關系。
鋼鐵(tie)材料(liao)的電阻率p與溫度(du)成正比，隨材料(liao)溫度(du)的升高而增加，而磁導(dao)率μ在(zai)失磁點以(yi)下基本不變，但到(dao)失磁點時突然下庫，約為1,因此，當工(gong)件溫度(du)達到(dao)失磁點時，渦(wo)流透入深度(du)δ明(ming)顯增加。
無論(lun)是(shi)在失(shi)磁點以(yi)(yi)(yi)下(xia)的(de)溫度(du)還是(shi)在失(shi)磁點以(yi)(yi)(yi)上的(de)溫度(du)，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)都集中(zhong)在工(gong)件表(biao)(biao)(biao)層中(zhong)，隨與表(biao)(biao)(biao)面(mian)距離(li)的(de)增大而(er)急劇下(xia)降。可以(yi)(yi)(yi)近似地認為，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)只在δ的(de)薄層中(zhong)通過，層外沒有渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)。而(er)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)所產生(sheng)的(de)熱(re)量與渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)強度(du)的(de)平方(fang)成(cheng)正比，所以(yi)(yi)(yi)，自表(biao)(biao)(biao)面(mian)向里，由渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)的(de)熱(re)量下(xia)降更快、更明顯，甚至(zhi)有人認為，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)熱(re)量的(de)85%以(yi)(yi)(yi)上集中(zhong)在δ的(de)厚度(du)內(nei)。
感(gan)應渦流的(de)特性決定了感(gan)應加(jia)熱(re)過程為透(tou)人式加(jia)熱(re)和傳(chuan)導(dao)式加(jia)熱(re)并存的(de)加(jia)熱(re)過程。
當感(gan)應圈內的工(gong)件(jian)產生渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)的瞬(shun)間，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)集中在(zai)工(gong)件(jian)的表(biao)(biao)面層(ceng)(ceng)，且(qie)表(biao)(biao)面最(zui)強(qiang)，向(xiang)里逐漸減弱，工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面溫(wen)度(du)(du)(du)開始升(sheng)高(gao)(gao)(gao)，當表(biao)(biao)面溫(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)高(gao)(gao)(gao)至失磁(ci)(ci)溫(wen)度(du)(du)(du)時(shi)，加(jia)熱(re)層(ceng)(ceng)被分為兩(liang)層(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)的失磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)和與其相連的未失磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)。由于(yu)失磁(ci)(ci)層(ceng)(ceng)的渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)強(qiang)度(du)(du)(du)顯著(zhu)下降，使(shi)得(de)最(zui)大渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)強(qiang)度(du)(du)(du)及(ji)加(jia)熱(re)最(zui)強(qiang)烈的地方轉移(yi)至兩(liang)層(ceng)(ceng)交界(jie)處(chu)，這時(shi)，該(gai)處(chu)溫(wen)度(du)(du)(du)又快速上升(sheng)，從而使(shi)加(jia)熱(re)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)層(ceng)(ceng)向(xiang)內移(yi)動，這種因(yin)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)強(qiang)度(du)(du)(du)向(xiang)內不斷移(yi)動而引起工(gong)件(jian)加(jia)熱(re)層(ceng)(ceng)向(xiang)內移(yi)動的工(gong)件(jian)加(jia)熱(re)方式(shi)稱(cheng)“透(tou)人式(shi)加(jia)熱(re)”。當失磁(ci)(ci)高(gao)(gao)(gao)溫(wen)層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)(du)超過熱(re)態電流(liu)(liu)透(tou)入深度(du)(du)(du)δ后繼續加(jia)熱(re)時(shi)，熱(re)量(liang)總是(shi)在(zai)δ層(ceng)(ceng)中析(xi)出，促使(shi)該(gai)層(ceng)(ceng)溫(wen)度(du)(du)(du)不斷升(sheng)高(gao)(gao)(gao)。
在這種透人式加熱(re)使工件(jian)表層溫度(du)升高的同時(shi)，還存在正(zheng)常(chang)的熱(re)傳導過程，使加熱(re)層的厚度(du)不斷(duan)向里延伸，從而完成感應加熱(re)工件(jian)表面達到淬火溫度(du)的全(quan)過程。
感應(ying)加(jia)熱(re)(re)(re)(re)的(de)表面加(jia)熱(re)(re)(re)(re)層是在失磁條件下(xia)進行(xing)的(de)，加(jia)熱(re)(re)(re)(re)很緩慢，而又是依靠渦流強度(du)向(xiang)內移動(dong)的(de)方式傳遞熱(re)(re)(re)(re)量的(de)，所(suo)以，表面過熱(re)(re)(re)(re)小。
二、鋼在感應加熱時的組(zu)織轉(zhuan)變特(te)點(dian)
感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)的一個重要特征是加(jia)熱(re)(re)速度(du)快，而鋼的組織轉(zhuan)變(bian)與加(jia)熱(re)(re)速度(du)有(you)重要的關(guan)系，所(suo)以，鋼在(zai)感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)時的組織轉(zhuan)變(bian)有(you)與普通加(jia)熱(re)(re)不同(tong)的特點。
1. 感應加(jia)熱(re)時奧(ao)氏體形成的特點(dian)
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)加熱條件下，由(you)于轉變(bian)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高，過熱度(du)(du)大(da)(da)，奧氏體(ti)的形(xing)(xing)核和長大(da)(da)速(su)度(du)(du)都會增加，但形(xing)(xing)核速(su)度(du)(du)比長大(da)(da)速(su)度(du)(du)快得多，所以，奧氏體(ti)晶粒會更細一些。
2. 馬氏體不銹鋼的感應加熱特(te)點
馬(ma)氏體不(bu)銹鋼(gang)成(cheng)分中(zhong)含有大量的(de)鉻(ge)、鉬、鎳等合金元素(su)，在(zai)平(ping)衡狀態(tai)下（如退火狀態(tai)），合金元素(su)在(zai)鐵(tie)素(su)體和碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)的(de)分布不(bu)同。形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)元素(su)，鉻(ge)、鉬等集(ji)(ji)中(zhong)分布在(zai)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)中(zhong)，不(bu)形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)元素(su)，鎳等集(ji)(ji)中(zhong)分布在(zai)鐵(tie)素(su)體中(zhong)，加熱形(xing)成(cheng)奧(ao)氏體后，在(zai)原(yuan)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)部分，形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)元素(su)濃(nong)(nong)度(du)(du)高，不(bu)形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)元素(su)濃(nong)(nong)度(du)(du)低。同時，合金元素(su)在(zai)奧(ao)氏體中(zhong)的(de)擴散速(su)度(du)(du)比碳(tan)(tan)(tan)慢。所以，在(zai)感應(ying)快速(su)加熱時，要使奧(ao)氏體中(zhong)的(de)合金元素(su)均勻化(hua)(hua)(hua)，應(ying)提(ti)高加熱溫度(du)(du)。
馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)含合金元素多，奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)均勻化(hua)比(bi)碳(tan)鋼(gang)(gang)和(he)合金結構鋼(gang)(gang)更(geng)困(kun)難。因此，感(gan)應(ying)加熱前具備良好的(de)(de)(de)原(yuan)始(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)尤為重(zhong)要。鋼(gang)(gang)加熱奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)形核是(shi)在鐵(tie)素體(ti)和(he)滲碳(tan)體(ti)的(de)(de)(de)交界面(mian)處，所以，原(yuan)始(shi)(shi)晶(jing)(jing)粒(li)越(yue)細(xi)小，鐵(tie)素體(ti)與滲碳(tan)體(ti)的(de)(de)(de)相界面(mian)越(yue)多，奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)形核越(yue)多，而且，合金元素原(yuan)子擴散(san)距離(li)也越(yue)短，奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)形成和(he)均勻化(hua)過程也就越(yue)快。可(ke)見，細(xi)晶(jing)(jing)粒(li)的(de)(de)(de)原(yuan)始(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)對提高感(gan)應(ying)加熱淬(cui)火的(de)(de)(de)質量很重(zhong)要。特別是(shi)如果原(yuan)始(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)粗大，有帶狀組織(zhi)(zhi)、魏氏(shi)(shi)(shi)組織(zhi)(zhi)、大塊鐵(tie)素體(ti)等情況(kuang)時，感(gan)應(ying)加熱淬(cui)火容易產生過熱或淬(cui)火軟點組織(zhi)(zhi)不均等缺陷。
因此，馬氏體不銹鋼感應(ying)(ying)加(jia)熱淬火前應(ying)(ying)進行調質處理。
