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銹鋼(gang)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(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)均可采用感應加熱表面淬火。
一、感(gan)應加熱原(yuan)理
當感(gan)應(ying)(ying)圈中通過交(jiao)變(bian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)時，在(zai)其(qi)周圍和內部（如感(gan)應(ying)(ying)圈中的(de)工(gong)件(jian)(jian)）就產生與(yu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)變(bian)化頻率相同(tong)的(de)交(jiao)變(bian)磁場(chang)，這個磁場(chang)又使工(gong)件(jian)(jian)內部產生電(dian)(dian)(dian)場(chang)即感(gan)應(ying)(ying)電(dian)(dian)(dian)動勢，由于金屬是導體，這個電(dian)(dian)(dian)動勢又會在(zai)工(gong)件(jian)(jian)內部產生電(dian)(dian)(dian)流(liu)。這種電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)電(dian)(dian)(dian)路在(zai)工(gong)件(jian)(jian)內部是閉合的(de)，又稱之為渦(wo)流(liu)。渦(wo)流(liu)使工(gong)件(jian)(jian)產生大(da)量的(de)熱(re)。對鋼鐵材料（鐵磁材料）來說，除(chu)渦(wo)流(liu)的(de)熱(re)效應(ying)(ying)外，還存在(zai)“磁滯現(xian)象(xiang)”引起(qi)的(de)熱(re)效應(ying)(ying)。
渦流有(you)其特點，如表面效應（集膚效應）使渦流會集中在(zai)表面一定深(shen)度(du)(du)，叫渦流透入深(shen)度(du)(du)，這個深(shen)度(du)(du)也(ye)稱電(dian)(dian)流透人深(shen)度(du)(du)δ,電(dian)(dian)流透入深(shen)度(du)(du)δ與交變電(dian)(dian)流頻率f、工(gong)件材料(liao)的電(dian)(dian)阻(zu)率p及導磁(ci)率μ有(you)一定的關系。
鋼鐵材料(liao)的電阻率(lv)p與溫(wen)度(du)成正比，隨(sui)材料(liao)溫(wen)度(du)的升高而(er)增加，而(er)磁導(dao)率(lv)μ在失磁點(dian)以下(xia)基(ji)本(ben)不變，但到(dao)失磁點(dian)時突(tu)然(ran)下(xia)庫，約為1,因此，當工件溫(wen)度(du)達到(dao)失磁點(dian)時，渦(wo)流透(tou)入(ru)深(shen)度(du)δ明(ming)顯(xian)增加。
無論是(shi)在(zai)(zai)失磁點(dian)(dian)以(yi)下的(de)(de)(de)溫度(du)還是(shi)在(zai)(zai)失磁點(dian)(dian)以(yi)上的(de)(de)(de)溫度(du)，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)都集中(zhong)在(zai)(zai)工件(jian)表(biao)(biao)層中(zhong)，隨與(yu)表(biao)(biao)面距(ju)離(li)的(de)(de)(de)增(zeng)大而(er)急(ji)劇下降(jiang)(jiang)。可以(yi)近似(si)地(di)認(ren)(ren)為，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)只在(zai)(zai)δ的(de)(de)(de)薄層中(zhong)通過，層外(wai)沒有(you)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)。而(er)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)與(yu)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)強度(du)的(de)(de)(de)平(ping)方成正比(bi)，所以(yi)，自(zi)表(biao)(biao)面向里，由渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱(re)量(liang)(liang)下降(jiang)(jiang)更(geng)快、更(geng)明顯，甚至(zhi)有(you)人認(ren)(ren)為，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)(liu)(liu)產(chan)生(sheng)熱(re)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)85%以(yi)上集中(zhong)在(zai)(zai)δ的(de)(de)(de)厚度(du)內。
感應(ying)渦流的特(te)性(xing)決定(ding)了感應(ying)加(jia)(jia)熱(re)過程(cheng)為透人式加(jia)(jia)熱(re)和傳(chuan)導(dao)式加(jia)(jia)熱(re)并存的加(jia)(jia)熱(re)過程(cheng)。
當(dang)(dang)感應圈(quan)內(nei)(nei)的(de)(de)工件(jian)產生渦流(liu)的(de)(de)瞬間，渦流(liu)集(ji)中在(zai)工件(jian)的(de)(de)表面層(ceng)，且表面最(zui)強，向里逐(zhu)漸減弱，工件(jian)表面溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)開始升(sheng)(sheng)高，當(dang)(dang)表面溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)升(sheng)(sheng)高至失磁溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)時(shi)，加(jia)熱(re)(re)層(ceng)被分為兩(liang)層(ceng)，即(ji)最(zui)外層(ceng)的(de)(de)失磁層(ceng)和與其相連的(de)(de)未失磁層(ceng)。由于失磁層(ceng)的(de)(de)渦流(liu)強度(du)(du)(du)顯(xian)著下降，使(shi)(shi)得最(zui)大渦流(liu)強度(du)(du)(du)及(ji)加(jia)熱(re)(re)最(zui)強烈的(de)(de)地方(fang)轉移至兩(liang)層(ceng)交界處，這時(shi)，該處溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)又快(kuai)速上升(sheng)(sheng)，從而使(shi)(shi)加(jia)熱(re)(re)高溫(wen)(wen)層(ceng)向內(nei)(nei)移動，這種因渦流(liu)強度(du)(du)(du)向內(nei)(nei)不斷移動而引起(qi)工件(jian)加(jia)熱(re)(re)層(ceng)向內(nei)(nei)移動的(de)(de)工件(jian)加(jia)熱(re)(re)方(fang)式稱(cheng)“透(tou)人式加(jia)熱(re)(re)”。當(dang)(dang)失磁高溫(wen)(wen)層(ceng)厚度(du)(du)(du)超過熱(re)(re)態(tai)電流(liu)透(tou)入深度(du)(du)(du)δ后繼(ji)續加(jia)熱(re)(re)時(shi)，熱(re)(re)量(liang)總是(shi)在(zai)δ層(ceng)中析出，促使(shi)(shi)該層(ceng)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)不斷升(sheng)(sheng)高。
在這種透(tou)人式加熱(re)(re)使工(gong)件(jian)表層(ceng)溫(wen)度(du)升高的同時(shi)，還存在正常的熱(re)(re)傳導過程，使加熱(re)(re)層(ceng)的厚度(du)不斷向里延伸，從而完(wan)成感(gan)應加熱(re)(re)工(gong)件(jian)表面(mian)達到(dao)淬(cui)火溫(wen)度(du)的全過程。
感(gan)應加熱的(de)表(biao)面(mian)(mian)加熱層是在失磁(ci)條件下進(jin)行的(de)，加熱很緩慢，而又是依靠渦流(liu)強度向內(nei)移動(dong)的(de)方式傳遞熱量的(de)，所以(yi)，表(biao)面(mian)(mian)過熱小。
二、鋼在感(gan)應加熱時的組織轉變特點
感應加(jia)熱的(de)一個重要特(te)征是加(jia)熱速(su)度(du)快，而鋼的(de)組(zu)織(zhi)轉變與加(jia)熱速(su)度(du)有重要的(de)關(guan)系，所以(yi)，鋼在感應加(jia)熱時(shi)的(de)組(zu)織(zhi)轉變有與普(pu)通加(jia)熱不(bu)同的(de)特(te)點。
1. 感應加(jia)熱(re)時奧(ao)氏體形成(cheng)的(de)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)快速加熱條件下，由于轉變溫(wen)度(du)升高，過熱度(du)大，奧氏體的(de)形核和長大速度(du)都會增加，但形核速度(du)比長大速度(du)快得多(duo)，所以，奧氏體晶粒會更細一(yi)些。
2. 馬氏體不銹鋼的(de)感應加熱特(te)點
馬氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼成(cheng)分中(zhong)含(han)有(you)大量的(de)(de)鉻(ge)、鉬(mu)、鎳等合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)，在(zai)平衡狀態(tai)下(xia)（如退火狀態(tai)），合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)和(he)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物中(zhong)的(de)(de)分布(bu)不(bu)(bu)同(tong)。形(xing)(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)，鉻(ge)、鉬(mu)等集(ji)中(zhong)分布(bu)在(zai)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物中(zhong)，不(bu)(bu)形(xing)(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)，鎳等集(ji)中(zhong)分布(bu)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)，加熱(re)形(xing)(xing)成(cheng)奧(ao)(ao)氏體(ti)后(hou)，在(zai)原碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物部分，形(xing)(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物元(yuan)素(su)(su)(su)濃度高，不(bu)(bu)形(xing)(xing)成(cheng)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物元(yuan)素(su)(su)(su)濃度低。同(tong)時，合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散速度比碳(tan)(tan)慢。所(suo)以，在(zai)感應快速加熱(re)時，要使(shi)奧(ao)(ao)氏體(ti)中(zhong)的(de)(de)合(he)金元(yuan)素(su)(su)(su)均勻化(hua)(hua)，應提高加熱(re)溫(wen)度。
馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼含合(he)金(jin)元素(su)(su)多，奧氏(shi)體(ti)(ti)均勻(yun)化比碳(tan)鋼和合(he)金(jin)結構(gou)鋼更(geng)困難。因此，感應加熱(re)(re)前(qian)具(ju)備良(liang)好的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)尤為重(zhong)要。鋼加熱(re)(re)奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)核(he)是在鐵素(su)(su)體(ti)(ti)和滲碳(tan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)交界(jie)面處(chu)，所以，原(yuan)(yuan)始(shi)晶粒(li)越細小(xiao)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)與(yu)滲碳(tan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)相界(jie)面越多，奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)核(he)越多，而且，合(he)金(jin)元素(su)(su)原(yuan)(yuan)子擴散距離也越短，奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)形(xing)成和均勻(yun)化過程也就越快。可(ke)見，細晶粒(li)的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)對提(ti)高感應加熱(re)(re)淬(cui)(cui)火的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)很重(zhong)要。特別是如果原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)粗大，有帶狀組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)、魏氏(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)、大塊鐵素(su)(su)體(ti)(ti)等情(qing)況時，感應加熱(re)(re)淬(cui)(cui)火容易產生過熱(re)(re)或淬(cui)(cui)火軟點(dian)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)不(bu)(bu)均等缺陷。
因此，馬氏(shi)體不銹鋼(gang)感應(ying)加熱淬(cui)火前應(ying)進行調質處理。
