【正文】 Hz或更高 )的空心銅管。產(chǎn)生交變磁場(chǎng)在工件中產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在工件的分布是不均勻的，在表面強(qiáng)，而在內(nèi)部很弱，到心部接近于 0，利用這個(gè)集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到 8001000℃ ，而心部溫度升高很小。 感應(yīng)加熱頻率的選擇：根據(jù)熱處理及加熱深度的要求選擇頻率，頻率越高加熱的深度越淺。 高頻 (10KHZ 以上 )加熱的深度為 , 一般用于中小型零件的加熱，如小模數(shù)齒 輪及中小軸類零件等。 中頻 (1~10KHZ)加熱深度為 210mm，一般用于直徑大的軸類和大中模數(shù)的齒輪加熱。 工頻 (50HZ)加熱淬硬層深度為 1020mm，一般用于較大尺寸零件的透熱，大直徑零件（直徑 amp。Oslash。300mm 以上，如軋輥等）的表面淬火。 在感應(yīng)加熱表面淬火時(shí) 產(chǎn)生交變磁場(chǎng) ，使得 工件中產(chǎn)生出同頻率的感應(yīng)電流 。 這種感應(yīng)電流在工件的分布是不均勻的，在表面強(qiáng)，而在內(nèi)部很弱，到基體接近于 0。 利用這個(gè)集膚效應(yīng)，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內(nèi)表面溫度上升到 800～ 1000℃ ，而基體溫度升 高很小。 由于感應(yīng)加熱工藝是瞬間的高溫、冷卻過(guò)程，金屬表面不僅會(huì)因迅速淬火而形成馬氏體，而且在經(jīng)過(guò)狹窄的淬硬區(qū)后還會(huì)得到感應(yīng)淬火前的預(yù)處理基體組織。 感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) 與不足 感應(yīng)加熱表面淬火技術(shù)不僅有效地改善金屬的表面性能（如硬度、耐磨性、抗腐蝕性、導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能等 )，與其他常用的表面處理工藝 (如滲碳、調(diào)質(zhì)、表面滲氮等 )相比，還具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 加熱速度極快，可擴(kuò)大 A 體轉(zhuǎn)變溫度范圍，縮短轉(zhuǎn)變時(shí)間。 （ 2） 淬火后工件表層可得到極細(xì)的隱晶馬氏體， 硬度 稍高（ 2～ 3HRC）。脆性較低及 較高疲勞強(qiáng)度。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 （ 3） 經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳，甚至 有些工件處理后可直接裝配使用。 （ 4） 淬硬層深，易于控制操作，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化。 （ 5）可進(jìn)行工件局部淬火 該技術(shù)能精確地將工件需要進(jìn)行淬火的局部進(jìn)行進(jìn)行加熱，特別是在采用導(dǎo)磁體和使用高功率密度的情況下。 （ 3）節(jié)能熱處理 其能耗與滲碳、氮化、調(diào)質(zhì)相比具有極大的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)工件淬火部位質(zhì)量與整體質(zhì)量之差越大時(shí)，它的優(yōu)勢(shì)也越顯著。感應(yīng)熱處理常具有高的附加值。 （ 4）快速 熱處理 感應(yīng)淬火的加熱時(shí)間以妙計(jì)，一般在 2～ 14s 之內(nèi)，生產(chǎn)周期亦短，特別是在采用自回火或隨機(jī)感應(yīng)回火情況下，此工序與機(jī)加工工序相似。為此，現(xiàn)代化的感應(yīng)加熱淬火裝備已經(jīng)安排在生產(chǎn)線或自動(dòng)線上。 （ 5）清 潔熱處理 感應(yīng)淬火所用淬火液一般為水或具有添加劑的水溶液，淬火時(shí)，幾乎沒(méi)有油煙，勞動(dòng)環(huán)境好。 （ 6）便于機(jī)械化及自動(dòng)化 大批量生產(chǎn)的感應(yīng)淬火，一般均配有進(jìn)步梁送料、機(jī)械手取工件及機(jī)器人操縱感應(yīng)器等減少體力勞動(dòng)的裝置。 然而，感應(yīng)加熱表面淬火也有其本身的不足： （ 7） 工具費(fèi)用高 需要專用工裝即感應(yīng)器熱處理爐一 爐可裝多種工件加熱、滲碳、氮化，而感應(yīng)淬火則要求一個(gè)部位一種感應(yīng)器，甚至要求一種專用定位夾具等，因此工具費(fèi)用高。它只適用于大批量生產(chǎn)一種或一種族的工件。 （ 8）成套裝置投資費(fèi)用高 和一般熱處理設(shè)備相比，感應(yīng)加熱成套裝置包括變頻電源、淬火機(jī)床、感應(yīng)器，以及附屬的冷卻水、淬水液循環(huán)裝置等，其投資費(fèi)用相對(duì)較高，維護(hù)技術(shù)及費(fèi)用亦比一般熱處理設(shè)備高 [2]。 高頻 感應(yīng)加熱表面淬火是表面淬火方法中比較好的一種 ，主要應(yīng)用于 承受扭轉(zhuǎn)、彎曲等交變負(fù)荷作用的工件，要求表面層承受比基體更高的應(yīng)力或耐磨 性，需對(duì)工件表面提出強(qiáng)化要求，適于含碳量 We=～ %的鋼材。 目前被運(yùn)用于重型機(jī)械、軸承工業(yè)、石油鉆井、冶金機(jī)械、紡織機(jī)械、建筑材料等領(lǐng)域外，還在以下領(lǐng)域得到應(yīng)用 [3] [4]。 （ 1）汽車制造業(yè) 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 汽車制造業(yè)廣泛地采用了熱處理技術(shù)，感應(yīng)加熱淬火的汽車零部件，已經(jīng)上升到占全部熱處理零件的 50%左右。感應(yīng)淬火的目的除提高零件飛耐磨性以外，相當(dāng)部分是提高零件的扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度。典型零件有曲軸、凸輪軸、飛輪齒圈、半軸、等速萬(wàn)向聯(lián)軸器、變速叉、傳動(dòng)器軸、十字軸、減震器軸等。 （ 2）拖拉機(jī)及工程機(jī) 械 除發(fā)動(dòng)機(jī)淬火零件與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相似外，其行走部分有許多感應(yīng)淬火件，例如：驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、鏈軌節(jié)、銷、套、水泵軸、氣門搖臂、推土機(jī)刀片、拖拉機(jī)最終傳動(dòng)齒輪等。 （ 3）機(jī)床制造工業(yè) 機(jī)床制造中，感應(yīng)淬火件有主軸箱的變速齒輪、主軸、變速叉、導(dǎo)軌表面以及各種小零件的耐磨部分。 （ 4）鐵路運(yùn)輸 60 ㎏及以上的鋼軌全長(zhǎng)淬火的提高其強(qiáng)韌性的主要途徑之一，鐵道部以建立起 10多條鋼軌感應(yīng)淬火生產(chǎn)線。此外，機(jī)床零件應(yīng)用感應(yīng)淬火的內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)零件 ,例如：曲軸、齒輪、軸等。 感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的發(fā)展 方向 感應(yīng)加熱淬火技術(shù)的發(fā)展 近幾年來(lái) ,國(guó)內(nèi)外感應(yīng)加熱技術(shù)在提高產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)揮材料潛力、降低生產(chǎn)成本、改善設(shè)備性能、增加淬火裝置的容量、發(fā)展淬火機(jī)床、大量采用穿透感應(yīng)加熱淬火工藝、提高機(jī)械化和自動(dòng)化程度等方面都有了很大進(jìn)展。 其中感應(yīng)加熱電源經(jīng)歷從機(jī)械式中頻發(fā)電機(jī)組、電子管式高頻電源、晶閘管式中頻電源到晶體管超高頻和高頻電源的發(fā)展。其中晶體管器件電源具有集大電流、高耐壓和高頻于一身的特點(diǎn) ,將來(lái)最有可能成為感應(yīng)加熱的主導(dǎo)電源。半導(dǎo)體功率器件在今后將向著大容量化、高頻、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、低導(dǎo)通壓降、模塊化和功率集成化方向發(fā) 展。隨著加熱電源的發(fā)展，以及零件苛刻的要求，新的感應(yīng)熱處理工藝在提高零件的表面性能方面扮演著越來(lái)越重要的角色 [5]。 新型感應(yīng)加熱淬火技術(shù) 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展 ,各種機(jī)械設(shè)備的性能不斷提高。相應(yīng)的機(jī)械零件承載能力 ,運(yùn)行品質(zhì)、體積大小和服役條件也不斷升級(jí) ,因此研究它們的感應(yīng)淬火表面強(qiáng)化工藝有代表性意義。近年來(lái)在零件表面的感應(yīng)淬火工藝中存在兩種不同原理的熱處理 ,包括逐部淬火和在圓柱型感應(yīng)器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)淬火。出于生產(chǎn)率的考慮和機(jī)械零件的特點(diǎn) ,目前主要多采用整北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 體加熱感應(yīng)淬火工藝 。而為了能夠很好的滿足零件苛刻 的要求，新型的感應(yīng)加熱淬火技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 （ 1） 雙頻感應(yīng)加熱淬火 雙頻感應(yīng)加熱淬火主要用于齒輪的表面強(qiáng)化。從 20世紀(jì) 90年代 ,美國(guó)采用中頻和高頻電源處理齒輪 ,先在中頻感應(yīng)器中加熱 ,然后迅速降到高頻感應(yīng)器中加熱 ,最后落入油中淬火。進(jìn)入 21世紀(jì) ,直到最近幾年 ,美國(guó)公司 [6]提出同時(shí)用雙頻感應(yīng)加熱進(jìn)行表面淬火 ,實(shí)現(xiàn)了齒輪的輪廓淬火。雙頻電流齒輪淬火是用中頻電流預(yù)熱齒輪齒溝部分 ,隨后立即用高頻電流加熱齒頂部分 ,得到沿齒輪廓的淬硬層。在汽車齒輪生產(chǎn)上應(yīng)用此種工藝 ,不但能同時(shí)加熱 ,且能掃描加熱。 雙頻感應(yīng)加熱淬火的特 點(diǎn)主要有 ： ①雙頻感應(yīng)加熱速度快、時(shí)間短、奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大 ,使表層呈細(xì)晶結(jié)構(gòu) ?？焖偌訜嵝纬刹痪鶆虻膴W氏體 ,轉(zhuǎn)變后的馬氏體組織中 ,殘余奧氏體數(shù)量較少 。淬火時(shí)表層產(chǎn)生的壓應(yīng)力對(duì)提高硬度也有一定影響。 ②雙頻加熱淬火技術(shù)可以得到更好的仿形淬硬層 ,對(duì)于提高齒輪疲勞強(qiáng)度、減小淬火變形等非常有利。 （ 2） 雙頻感應(yīng)加熱技術(shù) 雙頻感應(yīng)加熱是在一個(gè)感應(yīng)圈上同時(shí)供給中頻和高頻能量 ,即在一個(gè)感應(yīng)圈上施加摻和頻率 ,由一個(gè)中頻基礎(chǔ)振蕩迭加一個(gè)高頻振蕩組成。兩種頻率 (MF和 HF)的振幅能獨(dú)自控制 ,同時(shí)能調(diào)整 MF和 HF的輸出份額 ,齒面 淬硬程度優(yōu)于齒根和齒頂 ,能達(dá)到工件的技術(shù)要求。 這種同時(shí)雙頻感應(yīng)加熱能實(shí)現(xiàn)加速奧氏體化 ,具有熱處理質(zhì)量高、生產(chǎn)率高和變形小的優(yōu)點(diǎn) ,能適應(yīng)今天的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求 ,這要?dú)w功于能獲得極細(xì)小的奧氏體晶粒和加熱時(shí)間短。也使它能實(shí)現(xiàn)自淬火 ,高能量的迅速加熱只加熱工件的表面層 ,下方的冷基體能很快傳熱 ,實(shí)現(xiàn)淬硬。 （ 3）感應(yīng)加熱氣體滲氮及碳氮共滲 感應(yīng)加熱氣體滲碳及碳氮共滲是將需要滲氮或氮碳共滲的零件感應(yīng)加熱到 560℃ ,保溫一定時(shí)間。加熱過(guò)程通人氨氣進(jìn)行滲氮。改變加熱溫度、時(shí)間和通入的氨氣流量得到不同的滲層深度和滲層硬度。 感 應(yīng)加熱氣體滲氮具有升溫速度快 ,能在選定部位進(jìn)行局部滲氮、供給滲氮的活性氮原子充足、有脈沖滲氮和磁場(chǎng)滲氮特點(diǎn)、生產(chǎn)周期短、滲氮層脆性低等特點(diǎn)。 （ 4）液體介質(zhì)感應(yīng)滲碳 液體介質(zhì)感應(yīng)滲碳是將處理工件和感應(yīng)加熱器一起浸于特殊的冷的液態(tài)活性介質(zhì)中 ,介質(zhì)具有不同的化學(xué)組份和物理性能。選擇合理工藝參數(shù) ,在同一活性介質(zhì)中冷卻。感應(yīng)滲碳過(guò)程中工件表面受感應(yīng)高頻電流加熱 ,高密度和精確限定的高頻能量迅速加熱工件表面層至材料熔點(diǎn)以下的某一溫度。液體活性介質(zhì)在工件表面直接分解 ,產(chǎn)生大量原子態(tài)高北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 活性碳 ,工件表面吸收并擴(kuò)散至一定深度。 一般適用于鋼件、 Ti合金和一些超合金 。 這種新技術(shù)能確保處理工件的高的質(zhì)量、一致可靠的性能和長(zhǎng)的服役壽命。同時(shí)能節(jié)約成本、能源、材料和環(huán)境保護(hù)費(fèi)用。 （ 5）高頻電阻感應(yīng)加熱表面淬火 高頻電阻感應(yīng)加熱表面淬火 [7] [8]是把工件要