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體不(bu)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(dian)硬化不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱原(yuan)理
當感(gan)應(ying)圈中通過交(jiao)變(bian)電(dian)流時，在其(qi)周圍和內(nei)部（如感(gan)應(ying)圈中的(de)工(gong)件(jian)）就產(chan)(chan)生(sheng)與電(dian)流變(bian)化頻率相同的(de)交(jiao)變(bian)磁(ci)場，這個磁(ci)場又(you)使工(gong)件(jian)內(nei)部產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)場即感(gan)應(ying)電(dian)動勢，由(you)于金屬是導體，這個電(dian)動勢又(you)會在工(gong)件(jian)內(nei)部產(chan)(chan)生(sheng)電(dian)流。這種電(dian)流的(de)電(dian)路(lu)在工(gong)件(jian)內(nei)部是閉合(he)的(de)，又(you)稱之(zhi)為渦流。渦流使工(gong)件(jian)產(chan)(chan)生(sheng)大量的(de)熱。對(dui)鋼鐵(tie)(tie)材料（鐵(tie)(tie)磁(ci)材料）來說，除渦流的(de)熱效(xiao)應(ying)外，還存在“磁(ci)滯(zhi)現(xian)象”引起的(de)熱效(xiao)應(ying)。
渦(wo)流(liu)(liu)有其(qi)特(te)點，如(ru)表(biao)面(mian)效應（集(ji)膚效應）使渦(wo)流(liu)(liu)會集(ji)中(zhong)在表(biao)面(mian)一(yi)定深(shen)(shen)(shen)度，叫渦(wo)流(liu)(liu)透入深(shen)(shen)(shen)度，這個深(shen)(shen)(shen)度也稱電(dian)流(liu)(liu)透人(ren)深(shen)(shen)(shen)度δ,電(dian)流(liu)(liu)透入深(shen)(shen)(shen)度δ與交變電(dian)流(liu)(liu)頻率(lv)f、工件材料的電(dian)阻率(lv)p及(ji)導磁(ci)率(lv)μ有一(yi)定的關系。
鋼鐵材料(liao)的(de)(de)電阻率(lv)p與(yu)溫(wen)度成正比，隨材料(liao)溫(wen)度的(de)(de)升高(gao)而增(zeng)加，而磁(ci)(ci)(ci)導率(lv)μ在失(shi)磁(ci)(ci)(ci)點以下基本(ben)不變，但到失(shi)磁(ci)(ci)(ci)點時突然下庫，約(yue)為1,因(yin)此(ci)，當工(gong)件溫(wen)度達到失(shi)磁(ci)(ci)(ci)點時，渦流(liu)透(tou)入深度δ明顯增(zeng)加。
無論是在(zai)失磁(ci)點以下(xia)(xia)的(de)溫度(du)(du)(du)還(huan)是在(zai)失磁(ci)點以上的(de)溫度(du)(du)(du)，渦流(liu)(liu)(liu)都集(ji)中(zhong)在(zai)工件表層中(zhong)，隨與表面距離的(de)增(zeng)大(da)而急劇下(xia)(xia)降(jiang)。可(ke)以近(jin)似地認為，渦流(liu)(liu)(liu)只在(zai)δ的(de)薄(bo)層中(zhong)通過，層外沒有(you)渦流(liu)(liu)(liu)。而渦流(liu)(liu)(liu)所產生(sheng)的(de)熱(re)量與渦流(liu)(liu)(liu)強度(du)(du)(du)的(de)平(ping)方成(cheng)正(zheng)比，所以，自表面向(xiang)里，由渦流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)的(de)熱(re)量下(xia)(xia)降(jiang)更(geng)快(kuai)、更(geng)明顯，甚至(zhi)有(you)人(ren)認為，渦流(liu)(liu)(liu)產生(sheng)熱(re)量的(de)85%以上集(ji)中(zhong)在(zai)δ的(de)厚度(du)(du)(du)內。
感應(ying)渦(wo)流的(de)特性決(jue)定了(le)感應(ying)加(jia)熱過程為透人(ren)式(shi)加(jia)熱和(he)傳導式(shi)加(jia)熱并存的(de)加(jia)熱過程。
當(dang)感應(ying)圈內(nei)的(de)工(gong)件產(chan)生渦流(liu)的(de)瞬間，渦流(liu)集中在(zai)工(gong)件的(de)表(biao)面(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且(qie)表(biao)面(mian)(mian)最(zui)強(qiang)，向里逐(zhu)漸(jian)減弱(ruo)，工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)溫度(du)開始(shi)升(sheng)高(gao)(gao)，當(dang)表(biao)面(mian)(mian)溫度(du)升(sheng)高(gao)(gao)至(zhi)失(shi)(shi)磁溫度(du)時，加(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被(bei)分為兩(liang)(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)失(shi)(shi)磁層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與(yu)其相連的(de)未(wei)失(shi)(shi)磁層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失(shi)(shi)磁層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)渦流(liu)強(qiang)度(du)顯(xian)著下降，使得最(zui)大渦流(liu)強(qiang)度(du)及(ji)加(jia)(jia)熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)地方轉移(yi)至(zhi)兩(liang)(liang)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界處，這時，該處溫度(du)又快速上升(sheng)，從而使加(jia)(jia)熱(re)(re)高(gao)(gao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內(nei)移(yi)動(dong)(dong)，這種(zhong)因渦流(liu)強(qiang)度(du)向內(nei)不(bu)斷移(yi)動(dong)(dong)而引起工(gong)件加(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向內(nei)移(yi)動(dong)(dong)的(de)工(gong)件加(jia)(jia)熱(re)(re)方式稱“透人式加(jia)(jia)熱(re)(re)”。當(dang)失(shi)(shi)磁高(gao)(gao)溫層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)超(chao)過(guo)熱(re)(re)態電(dian)流(liu)透入(ru)深(shen)度(du)δ后(hou)繼續加(jia)(jia)熱(re)(re)時，熱(re)(re)量總是在(zai)δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中析出，促使該層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫度(du)不(bu)斷升(sheng)高(gao)(gao)。
在這種透人式加熱(re)使(shi)工件表(biao)層溫度(du)(du)升高的同時，還存在正常的熱(re)傳導(dao)過程(cheng)，使(shi)加熱(re)層的厚度(du)(du)不斷(duan)向(xiang)里延(yan)伸，從而完成感(gan)應加熱(re)工件表(biao)面達到淬火溫度(du)(du)的全(quan)過程(cheng)。
感應加熱(re)的表面加熱(re)層是在(zai)失磁條件下進行(xing)的，加熱(re)很緩(huan)慢(man)，而又是依靠渦流(liu)強度向(xiang)內移(yi)動(dong)的方式傳遞熱(re)量的，所以(yi)，表面過熱(re)小。
二、鋼在感(gan)應加(jia)熱時(shi)的組織轉變特點
感(gan)應加(jia)(jia)熱(re)的一個重要(yao)特征是加(jia)(jia)熱(re)速(su)度快，而鋼(gang)(gang)的組(zu)織轉變(bian)與(yu)加(jia)(jia)熱(re)速(su)度有重要(yao)的關(guan)系，所以，鋼(gang)(gang)在感(gan)應加(jia)(jia)熱(re)時的組(zu)織轉變(bian)有與(yu)普(pu)通加(jia)(jia)熱(re)不(bu)同的特點。
1. 感應加(jia)熱(re)時奧氏體形成的特點
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(zai)快(kuai)速(su)加(jia)熱條(tiao)件(jian)下，由于轉變溫度(du)升高，過熱度(du)大(da)，奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)形核(he)和長(chang)(chang)大(da)速(su)度(du)都(dou)會增加(jia)，但形核(he)速(su)度(du)比長(chang)(chang)大(da)速(su)度(du)快(kuai)得多，所以，奧(ao)氏體(ti)(ti)晶(jing)粒會更(geng)細(xi)一些。
2. 馬氏(shi)體不銹鋼的(de)感應加熱(re)特點
馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)中(zhong)(zhong)含有大(da)量的(de)(de)鉻、鉬、鎳等合(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，在(zai)平衡狀態(tai)下（如(ru)退火狀態(tai)），合(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)和(he)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)布不(bu)同。形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，鉻、鉬等集中(zhong)(zhong)分(fen)布在(zai)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)，不(bu)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)，鎳等集中(zhong)(zhong)分(fen)布在(zai)鐵素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong)，加熱(re)(re)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)奧(ao)氏(shi)體(ti)后，在(zai)原碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)部分(fen)，形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)濃(nong)度(du)(du)高，不(bu)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)濃(nong)度(du)(du)低(di)。同時，合(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴散速(su)度(du)(du)比(bi)碳(tan)慢(man)。所以，在(zai)感應快速(su)加熱(re)(re)時，要使奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)合(he)金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)均勻化(hua)(hua)(hua)，應提高加熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)。
馬氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)含合(he)(he)金元素(su)(su)多，奧氏(shi)體(ti)均(jun)勻(yun)(yun)化比碳(tan)鋼(gang)(gang)和合(he)(he)金結構鋼(gang)(gang)更困難。因此(ci)，感(gan)應(ying)加(jia)熱前具(ju)備良好的(de)(de)(de)(de)原始(shi)(shi)(shi)組(zu)織(zhi)尤(you)為(wei)重(zhong)(zhong)要。鋼(gang)(gang)加(jia)熱奧氏(shi)體(ti)形(xing)核是(shi)在鐵(tie)素(su)(su)體(ti)和滲(shen)碳(tan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)交界面處(chu)，所以(yi)，原始(shi)(shi)(shi)晶粒(li)越(yue)(yue)細小，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)與滲(shen)碳(tan)體(ti)的(de)(de)(de)(de)相界面越(yue)(yue)多，奧氏(shi)體(ti)形(xing)核越(yue)(yue)多，而且，合(he)(he)金元素(su)(su)原子擴散距(ju)離(li)也越(yue)(yue)短，奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成和均(jun)勻(yun)(yun)化過(guo)程也就越(yue)(yue)快。可見，細晶粒(li)的(de)(de)(de)(de)原始(shi)(shi)(shi)組(zu)織(zhi)對提(ti)高感(gan)應(ying)加(jia)熱淬火(huo)的(de)(de)(de)(de)質量很(hen)重(zhong)(zhong)要。特別是(shi)如果原始(shi)(shi)(shi)組(zu)織(zhi)粗大，有帶狀組(zu)織(zhi)、魏氏(shi)組(zu)織(zhi)、大塊鐵(tie)素(su)(su)體(ti)等(deng)情況時，感(gan)應(ying)加(jia)熱淬火(huo)容(rong)易產生過(guo)熱或淬火(huo)軟(ruan)點組(zu)織(zhi)不均(jun)等(deng)缺陷。
因此，馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)感(gan)應加熱淬火前應進行調質處(chu)理。
