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(hua)不銹(xiu)鋼均可采用感應加熱表面淬火。

一、感應加(jia)熱(re)原理

 當感(gan)應(ying)圈中(zhong)(zhong)通過交變(bian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)時，在(zai)其周(zhou)圍和(he)內(nei)部(bu)(bu)（如(ru)感(gan)應(ying)圈中(zhong)(zhong)的(de)(de)工(gong)(gong)件(jian)）就產生(sheng)與電(dian)(dian)(dian)流(liu)變(bian)化頻(pin)率相同的(de)(de)交變(bian)磁(ci)(ci)場，這(zhe)(zhe)個磁(ci)(ci)場又(you)使工(gong)(gong)件(jian)內(nei)部(bu)(bu)產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)場即感(gan)應(ying)電(dian)(dian)(dian)動(dong)勢，由于金(jin)屬(shu)是導(dao)體(ti)，這(zhe)(zhe)個電(dian)(dian)(dian)動(dong)勢又(you)會在(zai)工(gong)(gong)件(jian)內(nei)部(bu)(bu)產生(sheng)電(dian)(dian)(dian)流(liu)。這(zhe)(zhe)種電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)路(lu)在(zai)工(gong)(gong)件(jian)內(nei)部(bu)(bu)是閉合的(de)(de)，又(you)稱之為渦流(liu)。渦流(liu)使工(gong)(gong)件(jian)產生(sheng)大量的(de)(de)熱。對(dui)鋼鐵材料（鐵磁(ci)(ci)材料）來說，除渦流(liu)的(de)(de)熱效(xiao)應(ying)外，還存在(zai)“磁(ci)(ci)滯現象”引起的(de)(de)熱效(xiao)應(ying)。

 渦流(liu)(liu)(liu)有其特點，如表(biao)面效應（集(ji)膚(fu)效應）使渦流(liu)(liu)(liu)會集(ji)中在(zai)表(biao)面一定深(shen)(shen)度，叫渦流(liu)(liu)(liu)透(tou)入(ru)深(shen)(shen)度，這(zhe)個(ge)深(shen)(shen)度也稱(cheng)電(dian)流(liu)(liu)(liu)透(tou)人(ren)深(shen)(shen)度δ,電(dian)流(liu)(liu)(liu)透(tou)入(ru)深(shen)(shen)度δ與交(jiao)變電(dian)流(liu)(liu)(liu)頻率(lv)f、工件材料的電(dian)阻(zu)率(lv)p及導磁率(lv)μ有一定的關(guan)系。

 鋼鐵材(cai)料的(de)電阻率p與溫(wen)度成正(zheng)比，隨材(cai)料溫(wen)度的(de)升高而增加(jia)，而磁導率μ在(zai)失(shi)磁點以下基本不(bu)變(bian)，但到失(shi)磁點時突(tu)然下庫，約為1,因此(ci)，當工件溫(wen)度達到失(shi)磁點時，渦流透入深(shen)度δ明(ming)顯增加(jia)。

 無論是在(zai)(zai)失磁點(dian)以(yi)(yi)下的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)還(huan)是在(zai)(zai)失磁點(dian)以(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)都集(ji)中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)工件表(biao)(biao)層(ceng)中(zhong)(zhong)，隨(sui)與表(biao)(biao)面距離的(de)(de)增大而(er)急(ji)劇下降。可以(yi)(yi)近似地認為，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)只在(zai)(zai)δ的(de)(de)薄層(ceng)中(zhong)(zhong)通過，層(ceng)外沒有渦(wo)(wo)(wo)流(liu)。而(er)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)量與渦(wo)(wo)(wo)流(liu)強度(du)(du)的(de)(de)平方(fang)成正比，所(suo)以(yi)(yi)，自(zi)表(biao)(biao)面向里，由渦(wo)(wo)(wo)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)熱(re)量下降更快、更明顯，甚至有人認為，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)產(chan)生(sheng)熱(re)量的(de)(de)85%以(yi)(yi)上(shang)集(ji)中(zhong)(zhong)在(zai)(zai)δ的(de)(de)厚度(du)(du)內(nei)。

 感應渦流(liu)的特性決定了感應加熱(re)過程為透人式加熱(re)和傳(chuan)導式加熱(re)并存的加熱(re)過程。

 當(dang)感(gan)應圈(quan)內(nei)的(de)(de)(de)工(gong)件產(chan)生渦流(liu)的(de)(de)(de)瞬間，渦流(liu)集中(zhong)在工(gong)件的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)面(mian)最(zui)強(qiang)，向里逐(zhu)漸(jian)減弱，工(gong)件表(biao)面(mian)溫(wen)度(du)(du)開始升(sheng)高，當(dang)表(biao)面(mian)溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高至失(shi)(shi)磁(ci)溫(wen)度(du)(du)時，加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被分為(wei)兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與其相連的(de)(de)(de)未失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失(shi)(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)渦流(liu)強(qiang)度(du)(du)顯著(zhu)下降，使(shi)得最(zui)大渦流(liu)強(qiang)度(du)(du)及加(jia)熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)(de)(de)地方轉移至兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界處，這時，該處溫(wen)度(du)(du)又快速上升(sheng)，從而使(shi)加(jia)熱(re)(re)高溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內(nei)移動，這種因(yin)渦流(liu)強(qiang)度(du)(du)向內(nei)不(bu)斷移動而引起工(gong)件加(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內(nei)移動的(de)(de)(de)工(gong)件加(jia)熱(re)(re)方式(shi)稱“透人式(shi)加(jia)熱(re)(re)”。當(dang)失(shi)(shi)磁(ci)高溫(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)超過熱(re)(re)態電流(liu)透入深度(du)(du)δ后繼續加(jia)熱(re)(re)時，熱(re)(re)量總是在δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)析出，促(cu)使(shi)該層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)度(du)(du)不(bu)斷升(sheng)高。

 在(zai)這種透人式加熱(re)使工件(jian)表層(ceng)溫度升高的(de)(de)同時，還存在(zai)正常的(de)(de)熱(re)傳導(dao)過程，使加熱(re)層(ceng)的(de)(de)厚(hou)度不斷向里延伸，從(cong)而完成感(gan)應加熱(re)工件(jian)表面達(da)到淬火溫度的(de)(de)全過程。

 感(gan)應(ying)加熱(re)的表面加熱(re)層是在失(shi)磁條(tiao)件下進行的，加熱(re)很緩慢，而又是依(yi)靠(kao)渦流強度向內移(yi)動的方式傳遞熱(re)量的，所(suo)以，表面過(guo)熱(re)小。

二(er)、鋼在(zai)感(gan)應加熱時的(de)組織轉變特點

 感應加(jia)(jia)熱的一個重要(yao)特征是加(jia)(jia)熱速度(du)快，而鋼的組(zu)織轉(zhuan)(zhuan)變(bian)與(yu)加(jia)(jia)熱速度(du)有(you)(you)重要(yao)的關系，所以(yi)，鋼在(zai)感應加(jia)(jia)熱時的組(zu)織轉(zhuan)(zhuan)變(bian)有(you)(you)與(yu)普(pu)通加(jia)(jia)熱不(bu)同的特點。

1. 感應加熱時(shi)奧(ao)氏體形(xing)成的(de)特點

有研究表明，由于感應加熱速度快，鋼的相變點A_c1、A_c3、A_cm 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(jian)下，由于轉(zhuan)變溫度(du)升高(gao)，過熱度(du)大(da)，奧氏(shi)體的形(xing)核和長大(da)速(su)度(du)都會增加，但形(xing)核速(su)度(du)比長大(da)速(su)度(du)快得多，所以(yi)，奧氏(shi)體晶(jing)粒會更細一些(xie)。

2. 馬氏體不銹(xiu)鋼的感(gan)應加熱特點

 馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼成(cheng)分(fen)中(zhong)含有大量的(de)(de)鉻、鉬、鎳等(deng)(deng)合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，在(zai)平(ping)衡狀態(tai)下(xia)（如退火(huo)狀態(tai)），合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)在(zai)鐵素(su)體(ti)和(he)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物中(zhong)的(de)(de)分(fen)布不同。形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，鉻、鉬等(deng)(deng)集中(zhong)分(fen)布在(zai)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物中(zhong)，不形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)，鎳等(deng)(deng)集中(zhong)分(fen)布在(zai)鐵素(su)體(ti)中(zhong)，加(jia)熱形(xing)成(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)后，在(zai)原碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物部分(fen)，形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)濃度(du)高，不形(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)濃度(du)低。同時(shi)，合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)的(de)(de)擴散速度(du)比碳(tan)(tan)(tan)慢。所以，在(zai)感應(ying)(ying)快速加(jia)熱時(shi)，要(yao)使(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)的(de)(de)合(he)金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)均勻化(hua)，應(ying)(ying)提高加(jia)熱溫度(du)。

 馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)含合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)多，奧(ao)氏體(ti)均(jun)勻化比碳(tan)鋼(gang)(gang)和合(he)金(jin)結構鋼(gang)(gang)更困難。因(yin)此，感(gan)應(ying)加熱前(qian)具備良好的原(yuan)始組織(zhi)(zhi)(zhi)尤為重要。鋼(gang)(gang)加熱奧(ao)氏體(ti)形(xing)核是(shi)在鐵(tie)素(su)體(ti)和滲(shen)碳(tan)體(ti)的交界面處(chu)，所以，原(yuan)始晶粒越(yue)細小，鐵(tie)素(su)體(ti)與滲(shen)碳(tan)體(ti)的相界面越(yue)多，奧(ao)氏體(ti)形(xing)核越(yue)多，而(er)且，合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)原(yuan)子擴散距離也越(yue)短，奧(ao)氏體(ti)的形(xing)成(cheng)和均(jun)勻化過程也就(jiu)越(yue)快(kuai)。可(ke)見，細晶粒的原(yuan)始組織(zhi)(zhi)(zhi)對提高感(gan)應(ying)加熱淬(cui)(cui)火的質量很重要。特別是(shi)如果(guo)原(yuan)始組織(zhi)(zhi)(zhi)粗大，有(you)帶狀(zhuang)組織(zhi)(zhi)(zhi)、魏(wei)氏組織(zhi)(zhi)(zhi)、大塊(kuai)鐵(tie)素(su)體(ti)等情況時(shi)，感(gan)應(ying)加熱淬(cui)(cui)火容易產生過熱或淬(cui)(cui)火軟點組織(zhi)(zhi)(zhi)不(bu)均(jun)等缺陷。

 因此，馬氏體不銹鋼感應加熱淬火前應進行(xing)調質處理(li)。