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)不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感應加熱原理
當感應圈中通過交變(bian)電流(liu)(liu)(liu)時，在其周圍和內部(bu)（如感應圈中的(de)(de)工(gong)件）就產生與電流(liu)(liu)(liu)變(bian)化頻率(lv)相同的(de)(de)交變(bian)磁(ci)場(chang)，這(zhe)個(ge)磁(ci)場(chang)又使工(gong)件內部(bu)產生電場(chang)即感應電動勢，由于金屬是導體，這(zhe)個(ge)電動勢又會(hui)在工(gong)件內部(bu)產生電流(liu)(liu)(liu)。這(zhe)種電流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)電路在工(gong)件內部(bu)是閉合的(de)(de)，又稱之為渦(wo)流(liu)(liu)(liu)。渦(wo)流(liu)(liu)(liu)使工(gong)件產生大量的(de)(de)熱(re)。對鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)（鐵(tie)磁(ci)材(cai)料(liao)）來說，除渦(wo)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)熱(re)效(xiao)應外，還存(cun)在“磁(ci)滯現象”引起的(de)(de)熱(re)效(xiao)應。
渦(wo)(wo)流(liu)(liu)有其特點，如表(biao)面效應(ying)（集(ji)膚(fu)效應(ying)）使(shi)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)會(hui)集(ji)中在(zai)表(biao)面一定深(shen)(shen)(shen)度(du)，叫渦(wo)(wo)流(liu)(liu)透入深(shen)(shen)(shen)度(du)，這(zhe)個深(shen)(shen)(shen)度(du)也稱電流(liu)(liu)透人深(shen)(shen)(shen)度(du)δ,電流(liu)(liu)透入深(shen)(shen)(shen)度(du)δ與(yu)交(jiao)變電流(liu)(liu)頻率(lv)f、工件材料的(de)(de)電阻率(lv)p及導(dao)磁率(lv)μ有一定的(de)(de)關(guan)系(xi)。
鋼鐵材料的電阻率p與溫(wen)度成(cheng)正比(bi)，隨材料溫(wen)度的升高而增加(jia)，而磁(ci)導(dao)率μ在失磁(ci)點(dian)(dian)以下基(ji)本不(bu)變，但到失磁(ci)點(dian)(dian)時突然下庫，約為(wei)1,因此，當工件(jian)溫(wen)度達到失磁(ci)點(dian)(dian)時，渦流透入深(shen)度δ明顯增加(jia)。
無(wu)論是(shi)在(zai)失磁點以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)(de)溫度(du)(du)還是(shi)在(zai)失磁點以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)溫度(du)(du)，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)都(dou)集中在(zai)工件表層(ceng)中，隨與(yu)表面距(ju)離的(de)(de)(de)增大而(er)急劇(ju)下(xia)降。可以(yi)(yi)近似地認為，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)只在(zai)δ的(de)(de)(de)薄層(ceng)中通過，層(ceng)外沒有渦(wo)(wo)流(liu)(liu)。而(er)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)所(suo)產(chan)生的(de)(de)(de)熱(re)量與(yu)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)強度(du)(du)的(de)(de)(de)平方成正(zheng)比，所(suo)以(yi)(yi)，自表面向里，由渦(wo)(wo)流(liu)(liu)產(chan)生的(de)(de)(de)熱(re)量下(xia)降更快(kuai)、更明顯，甚至有人(ren)認為，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)產(chan)生熱(re)量的(de)(de)(de)85%以(yi)(yi)上集中在(zai)δ的(de)(de)(de)厚度(du)(du)內。
感應渦流(liu)的(de)特性決定(ding)了感應加熱(re)過程(cheng)為透(tou)人式加熱(re)和(he)傳導式加熱(re)并存的(de)加熱(re)過程(cheng)。
當感應圈內(nei)的(de)(de)工(gong)件(jian)產(chan)生渦(wo)(wo)流(liu)(liu)的(de)(de)瞬間，渦(wo)(wo)流(liu)(liu)集中(zhong)在工(gong)件(jian)的(de)(de)表(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)面(mian)最(zui)強(qiang)，向(xiang)(xiang)里(li)逐漸減(jian)弱，工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)開(kai)始升(sheng)高(gao)，當表(biao)面(mian)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)至失磁(ci)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)時(shi)(shi)(shi)，加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)被(bei)分為兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，即(ji)最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)失磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)和與(yu)其相連的(de)(de)未失磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。由于失磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)渦(wo)(wo)流(liu)(liu)強(qiang)度(du)(du)顯(xian)著下降，使(shi)得最(zui)大渦(wo)(wo)流(liu)(liu)強(qiang)度(du)(du)及加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈的(de)(de)地(di)方(fang)轉(zhuan)移至兩層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)交界處，這時(shi)(shi)(shi)，該處溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)又快速上升(sheng)，從而使(shi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內(nei)移動，這種因渦(wo)(wo)流(liu)(liu)強(qiang)度(du)(du)向(xiang)(xiang)內(nei)不斷移動而引起(qi)工(gong)件(jian)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內(nei)移動的(de)(de)工(gong)件(jian)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)方(fang)式(shi)稱(cheng)“透人式(shi)加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)”。當失磁(ci)高(gao)溫(wen)(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)厚度(du)(du)超過(guo)熱(re)(re)態電流(liu)(liu)透入深度(du)(du)δ后繼續加(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)時(shi)(shi)(shi)，熱(re)(re)量(liang)總是在δ層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)中(zhong)析(xi)出(chu)，促使(shi)該層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)不斷升(sheng)高(gao)。
在這種透人式加(jia)熱使工(gong)件(jian)表層溫度(du)升(sheng)高(gao)的(de)同時，還存在正常的(de)熱傳導過(guo)程(cheng)，使加(jia)熱層的(de)厚度(du)不斷向(xiang)里延(yan)伸，從而完成感應加(jia)熱工(gong)件(jian)表面達到淬火溫度(du)的(de)全過(guo)程(cheng)。
感應(ying)加(jia)(jia)熱的(de)表面加(jia)(jia)熱層是在失(shi)磁條件下進行的(de)，加(jia)(jia)熱很緩(huan)慢，而又是依(yi)靠渦流強度(du)向內移動(dong)的(de)方(fang)式傳(chuan)遞熱量的(de)，所以，表面過熱小。
二、鋼在感應(ying)加熱時的組(zu)織轉(zhuan)變特點
感應加(jia)熱(re)的一個重要特征(zheng)是加(jia)熱(re)速度(du)快，而鋼的組織轉變與加(jia)熱(re)速度(du)有(you)重要的關系，所以，鋼在感應加(jia)熱(re)時(shi)的組織轉變有(you)與普通加(jia)熱(re)不同的特點。
1. 感應加(jia)熱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)速加熱條件(jian)下，由于轉變溫度升高，過熱度大(da)，奧氏體的(de)形(xing)核(he)和長(chang)大(da)速度都(dou)會增加，但形(xing)核(he)速度比長(chang)大(da)速度快(kuai)得多，所(suo)以，奧氏體晶粒會更細一些(xie)。
2. 馬氏(shi)體不銹鋼的感應(ying)加熱(re)特點
馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼成(cheng)分(fen)中(zhong)含有(you)大量的(de)鉻(ge)、鉬、鎳(nie)等(deng)合金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)，在(zai)(zai)(zai)(zai)平衡狀(zhuang)態下（如退火狀(zhuang)態），合金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)和碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)的(de)分(fen)布(bu)不(bu)(bu)同。形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)，鉻(ge)、鉬等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)(zai)(zai)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)中(zhong)，不(bu)(bu)形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)，鎳(nie)等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)中(zhong)，加熱(re)(re)形成(cheng)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)后(hou)，在(zai)(zai)(zai)(zai)原碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)部分(fen)，形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)濃(nong)度(du)高，不(bu)(bu)形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)濃(nong)度(du)低。同時(shi)，合金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)擴散速度(du)比碳(tan)(tan)(tan)慢。所以，在(zai)(zai)(zai)(zai)感應快(kuai)速加熱(re)(re)時(shi)，要使奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)合金元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)均勻化(hua)(hua)(hua)，應提高加熱(re)(re)溫度(du)。
馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)含合金(jin)元素多(duo)，奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)均(jun)勻(yun)化比(bi)碳(tan)鋼(gang)和合金(jin)結構(gou)鋼(gang)更(geng)困難。因此，感應加熱(re)前具備(bei)良好的(de)(de)原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)組(zu)織(zhi)尤為重要。鋼(gang)加熱(re)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形核是(shi)在鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)和滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)交界面處，所以，原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)晶(jing)粒越細(xi)小，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)與滲碳(tan)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)相界面越多(duo)，奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形核越多(duo)，而且，合金(jin)元素原(yuan)(yuan)子擴散距離也(ye)越短(duan)，奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)形成(cheng)和均(jun)勻(yun)化過程也(ye)就越快。可見(jian)，細(xi)晶(jing)粒的(de)(de)原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)組(zu)織(zhi)對(dui)提高(gao)感應加熱(re)淬火的(de)(de)質(zhi)量很(hen)重要。特別是(shi)如(ru)果(guo)原(yuan)(yuan)始(shi)(shi)組(zu)織(zhi)粗大，有帶狀組(zu)織(zhi)、魏氏(shi)(shi)(shi)(shi)組(zu)織(zhi)、大塊(kuai)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)等情(qing)況時，感應加熱(re)淬火容易(yi)產生過熱(re)或(huo)淬火軟(ruan)點組(zu)織(zhi)不(bu)均(jun)等缺(que)陷。
因此，馬氏體不(bu)銹鋼感應加(jia)熱淬火前應進行調質處(chu)理(li)。
