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高频淬火设备用于钢铁感应热处理工艺的分析

一、钢件感应淬火后的表面硬度为什么比普通淬火的高？

钢件感应淬火后的表面硬度比普通淬火高，这是钢感应淬火的特点,有时称之为超硬现象。其机理有多种解释：一种解释是感应加热时间短，缺乏奥氏体晶粒长大的条件，造成淬火钢的细晶粒；另一种解释是感应淬火时时冷却速印速度特高，，在淬火表面层中存在很大的残留压应力。因此，提高了表面硬度。
把经过高频淬火设备淬火的方钢切断，再与切断前的硬度相比，切断后的硬度平均均降低2HRC以上，证明了残留压应力去除后硬度会降低。另一种可解释残留留压应力导致表面硬度增高的论据是：感应淬火钢在低温回火时，其硬度下降比普通淬火的多。

二、感应淬火常见加热方法有哪几种？如何选用？

由于加热零件的形状不同，淬硬区面积不同，必须采用多种相适应的工艺来操作，原则上分为两大类：
(1)同时加热淬火 将整个淬硬区同时加热，停止加热后同时进行冷却，在加热过程中零件和感应器的相对位置不变。同时加热法在应用中又可分为零件旋转或不旋转，冷却方式又可分为落入喷水器中或感应器喷液两种。从提高发电机利用系数角度出发(一台发电机供应多台淬火机除外)，同时加热后零件落人喷水器中，生产率及发电机利用系数均比感应器喷液方式为高。
(2）扫描淬火 常简称连续淬火。此法只是将需淬火区域中的一部分进行同肆加热，通过感应器与加热零件间的相对运动，把加热区逐步移到冷却位置。扫描淬火也可分为零件不转（如机床导轨淬火）和旋转（如圆柱形长轴）两种。此外，还有扫描圆周淬火，如大凸轮的外圆轮廓淬火；扫描平面淬火，如平圆锉板表面淬火，也是属于扫描淬火的范畴。扫描淬火适用于需加热大的表面面积而电源设备功率不够的情况。大量生产经验表明，同时加热法在电源功率相同情况下，零件生产率比扫描淬火法为高，淬火设备占地面积则相应减少。对于有阶梯的轴类零件，扫描淬火时，从大直径到小直径阶梯处由于感应器电磁场偏移，常有一段加热不足的过渡区，使淬硬层在轴的全长上不连续。现在，国内已普遍采用纵向电流同时加热法，使阶梯轴在全长上的淬硬层保持连续，使轴的扭转强度得到提高。

三、铸铁感应淬火时应注意哪些方面？

各种铸铁中，灰铸铁的感应淬火难度最大。灰铸铁感应淬火与钢相似，所用淬火设备也相似，应注意以下不同点：
1）加热时间比钢件为长，一般应在几秒以上，并应保温一段时间，使难溶的组织溶入奥氏体，加热速度过快会导致过高的热应力，易产生裂纹。
2) 加热温度不能太高，上限为950℃，.一般在900 - 930℃，不同牌号有一个最佳温度，加热温度达950℃时，零件表面会出现磷共晶，还会有粗大的残留奥氏体。
3)为使温度由表面缓慢过渡到心部，最好不要在加热后立即淬火，预冷0.5 ～2.Os最好。
4)铸铁件感应淬火一般采用聚合物水溶液或油作为淬火冷却介质，也有一些件如缸套直接用水作淬火冷却介质，更有缸体阀座采用自冷淬火。
5)灰铸铁件感应淬火后，为消除应力应进行低温回火，例如缸套采用工频回火，220℃x 1h。铁素体可锻铸铁的基体是铁素体与石墨碳，为使奥氏体中溶入碳，既要提高加热温度（达1050℃)，又要延长加热时间（达1min以上)，这样才能使小部分石墨碳溶于奥氏体中，淬火后才能获得较高的表面硬度。

五、感应淬火常用淬火冷却介质有哪些？应如何选用？

高频淬火设备淬火常用淬火冷却介质有水、油及水溶性淬火冷却介质等。水适用于碳钢，对40Cr 等中碳合金结构钢过去曾用质量分数为5铂-15%乳化液作淬火冷却介质。20世纪60年代以来，上述介质已被新发展的水溶性淬火冷却介质所取代，浸油淬火或埋油淬火在感应淬火易裂零件生产中仍有应用，从发展角度看，水溶性淬火冷却介质将逐步取代油。
(1)水 感应淬火最常用的淬火冷却介质，水的冷却速度随水温、水压（流速）的变化而变化。一般工艺规定水温范围为15 -30℃，当零件采用自回火工艺时，水温范围缩小为15 -25℃。
一定截面喷出液的流量随压力（或流速）而变，为此工艺上一般规定淬火水的压力，亦即规定了淬火液的流量。对于单位表面积上所得到的流量称为喷淋密度。对于一般碳钢表面淬火，此值在10 - 40mL/ ( cm².S) 。随加热深度增加，喷淋密度值亦增大，对低淬透性钢淬火时要求激冷，此值可以再增大到10OmL/(cm².S)左右。控制喷淋密度，工艺上过去一般用淬火水压力来表示，带用o.1-0.4MPa。近年来，随着控制仪表的进步，先进的淬火机床上已采用流量计来直接指示，将流量除以喷淋面积，即得到喷淋密度值。

六、聚合物淬火冷却介质在感应淬火中应用效果如何？

感应淬火件大多数是中碳钢及低、中合金结构钢，采用聚合物淬火冷却介质取得了较好的效果。例如，由48CrMo钢制作的瓦楞辊，其辊齿表商硬度要求≥58HRC，淬硬深度≥1mm。过去用水作淬火冷却介质时，产生了淬裂问题。采用JY8-20聚合物淬火冷却介质进行瓦楞辊超音频及中频淬火，较好地解决了淬裂问题。某种瓦楞辊淬火部位外径为360.96mm，采用JY8-20聚合物淬火冷却介质感应淬火后，表面硬度为58 -62HRC，淬硬层深度为3mm。感应淬火处理各种瓦楞辊5000多件无裂纹。

七、感应淬火有哪些新的冷却方法？

工具热处理工艺中有一种称为双液淬火工艺，如易裂的高碳钢工具采用水淬油冷，目的是在奥氏体不稳定区用水快冷，而在马氏体转变区用油缓冷，解决工件淬裂问题。此工艺是卓有成效的，笔者在量具感应淬火中，使用过此方法。现在乌克兰明斯克汽车厂对转向节、轮毂等零件采用“可控间断性冷却”淬火工艺，研制了“可控间断性冷却工艺和设备”，这种工艺告能交替进行强烈冷却，并控制冷却时间和间隔冷却时间，它的实质是双液淬火和自回火，但它是由可靠的装装置进行了压力、流量、时间的控制和保证，对解决感应淬火的淬裂开辟了新途径。

八、感应热处理除用于表面淬火外，还有哪几方面的应用？

感应热处理除表面淬火外，还应用于以下几个方面：
(1)消除应力和正火 柔性的水冷线圈，包住一个套管的平接焊口，对焊接位置进行消除应力或退火。装有硅钢片的线形矮应器，用于对焊管的纵向连续焊缝的退火。线形感应器将焊缝处加热到AC3温度以上，从而使该处组织发生再结晶。拖拉机高压油管两端是冷镦扩口的(20钢)，也采用感应正火，使镦头处晶粒恢复常态。
(2) 穿透淬火和回火 油井工程用管子，其外径在φ60 ~φ410 之间，壁厚在5 - 16mm 之间，已应用1000Hz 中频电源进行穿透加热淬火，回火(600 – 700℃)也用中频电源进行。丝杠毛坯调质也已成功地采用中频加热。
(3)应用感应加热进行拉管 冷拔管子在冷态下减小其直径，每次减小量很小，此外还要退火、酸洗，工艺复杂。而采用感应加热拉管，可以将直径减小量增加1.5倍，并且取消了退火、酸洗等工序。