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金属材料热处理工艺
6、感应加热表面淬火的材料和应用 （1）中碳钢和中碳合金钢。主要用于中碳钢和中碳合金
结构钢制造的齿轮和轴类零件，它们经正火或调质（预先热
处理）后再表面淬火，心部具有良好的综合力学性能，而表 面具有较高的硬度和耐磨性。
（2）工、模具钢。用高碳钢制造的、承受较小冲击或交
变载荷的工具和量具，也可采用表面淬火。 （3）球墨铸铁
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集肤效应示意 图
感应加热表面淬火示意图
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金属材料热处理工艺 3、感应加热表面淬火的分类 （1）高频感应加热表面淬火：频率为250-300KHz，淬硬 层深度0.5-2mm。 （2）中频感应加热表面淬火：频率为2500-8000Hz，淬 硬层深度2-10mm。 （3）工频感应加热表面淬火：频率为50Hz,淬硬层深度 10-15 mm。
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2.激光加热表面淬火（链接） 其工艺方法是将激光器产生的高 功率密度 （103~105W/cm2）的激光 束照射到工件表面上，使工件表面 被快速加热到临界温度以上，然后 移开激光束，利用工件自身的传导 将热量从工件表面传向心部而达到 自冷淬火。 淬硬深度0.3～0. 5mm；形状复 杂、盲孔等均可。
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10.3 其他类型热处理
10.3.1 钢的形变热处理 • 形变热处理： • 形变热处理的作用： • 形变热处理分类：高温形变热处理 低温形变热处理
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一. 高温形变热处理 1.高温形变热处理：AC3以上变形＋淬火 2.高温形变热处理的应用： 3.影响高温形变热处理强化的因素 （1）形变温度 （2）形变量 4.高温形变热处理工艺：如图10—13
火焰加热
感 应 加 热
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一.感应加热表面淬火
1、感应加热表面淬火(链接) 利用在交变电磁场中工件表面产 生的高密度的感生电流，将工件表面 快速加热到淬火温度，并淬火冷却获 得马氏体的一种热处理工艺。
集肤效应示意图
感应加热表面淬火示意图
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金属材料热处理工艺 2、感应加热原理
感应加热表面淬火举例：钢轨的热处理、形变热处理板
簧、中频调质、表面淬火、齿轮表面淬火
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二. 其它表面淬火
1.火焰加热表面淬火(链接)：其工艺方法是利用可燃气体(如 氧-乙炔)的火焰将工件表面快速加热到淬火温度，然后立即 用水喷射冷却，通过控制火焰喷嘴的移动速度可获得不同厚 度的淬硬层。此法适于单件或小批量零件的表面淬火。(链接) • 常用材料为中碳钢和中碳合金钢，如35、45、40Cr、65Mn等； 还可用于灰铸铁、合金铸铁等铸铁件。 • 淬硬深度一般为 2～6mm。主要适用于单件或小批量生产的大型 零件和需要局部淬火的工具及零件等。 • 缺点是加热不均，易造成工件表面过热，淬火质量不稳定。
各种感应器
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感应加热表面淬火分类
名称 频率 （HZ） 100~1000K 淬硬深度 （mm) 0.2~2 适用零轮，直 径较小的圆柱型零件 中大型，如直径较大的轴， 大中等模数的齿轮
500~10000
2~8
工频感应 加热
• • 原理：电磁感应、 “集肤效应”和热传 导。 ①较高频率的交变磁场使工件内部感生 出巨大的涡流.涡流是指工件在交变电磁场 中，感生电流在工件表面形成封闭回路。 ② 感应电流在工件内的分布是不均匀的， 在工件表层电流密度最大，而心部密度为零， 这种现象称为集肤效应。频率越高，“集肤 效应”越显著。 ③ 电流透入的深度与感应电流的频率有 关。电流频率越高，感应电流透入深度越浅。 ④涡流在被加热工件中的分布由表面向 心部呈指数规律衰减。 电流透入深度δ： δ热 = 500· f-1/2 δ冷 = 20· f-1/2
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二. 低温形变热处理 1.低温形变热处理：AC1以下变形＋淬火 2.低温形变热处理的应用： 3.低温形变热处理强化的原因： 4.低温形变热处理工艺：如图10—14
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10.3.2 钢的表面淬火
表面淬火是通过快速加热使钢件表面达到临界温度（ Ac1或Ac3） 以上，不等热量传到工件内层就迅速予以冷却，只使表面获得马氏 体，而内层仍为塑韧性良好的调质态组织的热处理工艺。 表面淬火的目的是使工件表面获得高的硬度、强度和耐磨性，心 部具有一定的强度、足够的塑性和韧性。 根据加热方法的不同，表面淬火可分为感应加热淬火、火焰加 热淬火、激光加热淬火、电子束加热表面淬火、电解液加热淬火、 电接触加热淬火等工艺。
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5、感应加热表面淬火的特点 （1）组织：中碳钢表面淬火后由表面往里面为：隐晶 M→M＋F＋T→F＋P或S’ 。 （2）加热速度快，生产效率高,适于大批量生产，易实现 自动化。淬火温度高于一般淬火温度。 （3）残余应力分布为表层为压应力，心部为拉应力。可 显著提高疲劳强度（一般小尺寸零件可提高2~3倍，大尺寸零 件可提高20%～30%）和降低缺口敏感性。 （4）淬火后马氏体晶粒细化，表面硬度高(表层硬度比普 通淬火高2～3HRC，且脆性较小)，强度高，耐磨性高；冲击 韧性随淬硬层增加而降低，冲击韧性与淬硬层深、心部组织 有关。 （5）加热速度快，保温时间短或无，一般不产生氧化和 脱碳，工件变形小。淬硬层深度易于控制。 （6）易于实现机械化与自动化。感应加热淬火后，为了 减小淬火应力和降低脆性，需进行170～200℃低温回火。 （7）设备费用高，零件形状复杂时感应器制造困难，不 适于单件生产。
50
10~15 以上
大型零件，如直径大于 300mm 的轧辊及轴类零件
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4、感应加热表面淬火的工艺 感应加热表面淬火(链接)的工艺方 法是将钢件放入由紫铜管制作的与零 件外形相似的感应圈内，随后将感应 圈内通入一定频率的交变电流，这样 在感应圈内外产生相同频率的交变磁 场，同时在零件表面产生频率相同的 感生电流，该电流在工件表面形成封 闭回路。由此产生的热效应将零件表 快速加热到淬火温度，随即喷水冷却， 使工件表面获得马氏体组织。 （1）加热温度：比普通淬火高30～ 200℃ （2）冷却：喷射冷却法 （3）回火：炉中低温回火或自回火