感应加热表面淬火基本原理
感应加热表面淬火基本原理
感应加热表面淬火的应用及基本原理分析。
一、应用
承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件，要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性，需对工件表面提出强化要求，适于含碳量We=0.40～0.50%钢材。
二、工艺方法
快速加热与立即淬火冷却相结合。
通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度，不等热量传到中心即迅速冷却，仅使表层淬硬为马氏体，中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火（或正火及调质）组织。
三、主要方法
感应加热表面淬火（高频、中频、工频）,火焰加热表面淬火，电接触加热表面淬火，电解液加热表面淬火，激光加热表面淬火，电子束加热表面淬火。
四、感应加热表面淬火
（一）基本原理：
将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入中频或高频交流电后，在工件表面形成同频率的的感应电流，将零件表面迅速加热（几秒钟内即可升温800～1000度，心部仍接近室温）后立即喷水冷却（或浸油淬火），使工件表面层淬硬。（如下图所示）
（二）加热频率的选用
室温时感应电流流入工件表层的深度δ（mm）与电流频率f（HZ）的关系为
频率升高，电流透入深度降低，淬透层降低。
常用的电流频率有：
1、高频加热：100～500KHZ，常用200～300KHZ，为电子管式高频加热，淬硬层深为0.5～2. 5mm，适于中小型零件。
2、中频加热：电流频率为500～10000HZ，常用2500～8000HZ，电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度～10 mm。适于较大直径的轴类、中大齿轮等。
3、工频加热：电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备，淬硬层深可达10～20mm，适于大直径工件的表面淬火。
（三）、感应加热表面淬火的应用
与普通加热淬火比较具有：
1、加热速度极快，可扩大A体转变温度范围，缩短转变时间。
2、淬火后工件表层可得到极细的隐晶马氏体，硬度稍高（2～3HRC）。脆性较低及较高疲劳强度。
3、经该工艺处理的工件不易氧化脱碳，甚至有些工件处理后可直接装配使用。
4、淬硬层深，易于控制操作，易于实现机械化，自动化。
五、火焰表面加热淬火
适于中碳钢35、45钢和中碳合金结构钢40Cr及65Mn、灰口铸铁、合金铸铁的火焰表面淬火。是用乙炔-氧或煤气-氧混合气燃烧的火焰喷射快速加热工件。工件表面达到淬火温度后，立即喷水冷却。淬硬层深度为2～6mm，否则会引起工件表面严重过热及变形开裂。
一、高频感应加热的原理
感应加热是利用导体在高频磁场作用下
产生的感应电流(涡流损耗、。以及导体内磁
场的作用(磁滞损耗)引起导体自身发热而进
行加热的。
三、感应加热系统的构成
感应加热系统田高频电源(高频发生
器)、导线、变压器、感应器组成。
其工作步骤是①由高频电源把普通电源
( 220v/50hz)变成高压高频低电流输出，(其
频率的高低根据加热对象而定，就其包材而
言，一般频率应在480kHZ左右。)②通过变压
器把高压、高频低电流变成低压高频大电
流。③感应器通过低压高频大电流后在感应
器周围形成较强的高频磁场。一般电流越
大.磁场强度越高。
全晶体管高频感应加热设备
1高频感应加热设备现状
高频感应加热设备在我省已得到广泛应
用，设各频率范围在20}}-450 kHz,高频功率
最大可达400 kW。我省的高频感应加热设备
主要应用于金属热处理、’淬火、透热、熔炼、钎焊、直缝钢管焊接、电真空器件去气加热、半
导体材料炼制、塑料热合、烘烤和提纯等。现
在我省使用的高频感应加热设备都是以大功
率真空管(发射电子管)为核心构成单级自激
振荡器，把高压直流电能量转换成高频交流
电能量，它们的电子管板极转换效率一般在
75环左右，设备的整机总效率一般在50绒以
下，水和电能的消耗非常大。
自70年代中期后，对高频设备也进行了
一系列改进，如:
(1)用节能型牡钨烟丝电子管代替老式
纯钨灯丝系列电子管，如FV-911代替
FV-433 } FV-431,FV-89F管等;
<2)采用高压硅堆整流代替充汞闸流管
整流;
(3)采用大功率双向可控硅结合微机调
压代替原闸流管调压;
(4)根据各自工艺条件重新更改振荡回
路，选择合理的振荡频率。
这样，经过一系列改造后，使我省的高频
设备整机总电效率有一定的提高，在节能方
面有一定的效果，但由于振荡电子管这个耗
电最大的器件未能改掉，所以在节能方面，并
不是特别显著。
2全晶体苍高频感应加热设备
电子技术的发展，可谓日新月异。80年
代初，日本首先改进半导体生产工艺，开发生
产出场控电力电子器件—大功率静电感应
晶体管(SIT ) ,并设计制成换流桥式的，把直流电能量转换成高频电能量的全晶体管化高频感应加热设备，随后美国、西德等发达国家也迅速研制，使之很快就商品化了。
2. 1大功率静电感应晶体管(SIT)的特点
大功率静电感应晶体管(SIT)是一种大
功率电力电子器件，它的符号与三极管相同，作用也相似，但它主要用在大功率换流或导通的控制场合，它具有以下几个特点:
(1)具有“正导通”特性，在正栅压为
"0 V”时，SIT处于导通状态，而在加上负栅压时，则将处于关断状态;
(2)开关速度快，可用于高频段;
(3)是高输入阻抗的电压控制型器件，所
以用较小的驱动功率就能控制较大的功率;
(4)SIT元件是高耐压大电流型器件;
(5)电流的负温度系数不会使电流集中，
从而有利于并联驱动，因此可运用于大功率装置。
目前，静电感应晶体管 耗有1kW和3kW级的电力电子器件，供组 装高频逆变设备. 2. 2全晶体管高频感应加热设备主电路 由静电感应晶体管SIT组装的高频感 应加热设备主回路如附图所示，主电路由3 部份组成: (1)直流电源部份:该部份是把工频三相 交流电转换为直流电，并控制下面几部份。该部份主要由三相晶闸管(SCR)可调电路和直 流电抗器La与电解电容Ca组成的直流滤波器组成，调整三相晶闸管整流电路的直流输出电压，可调节该设备的输出功率。输入电压为工频3}p380V，最大直流电压可达500 V以上，输出直流可以100~100%连续可调。 C2)逆变部份:该部份把直流交换为高频 交流，并控制后面部份，这部份由电压型单相全桥电路构成，使用1kW或3kW级功耗的 SIT作为逆变桥的开关器件，使用同一级功 耗的SIT器件组成电路时，设备的功率越大，频率越高，每一桥臂上并联的SIT器件愈多;R C。和D.为缓冲电路，当SIT开始 关断而产生浪涌电压，超过这些电路中的直 流电压时，二级管D，导通，而电容器C。吸收该浪涌能量，使逆变桥中的SIT器件安全运行。SIT元件的导通或关断是由设备上所配 备的微机和专用程序控制触发信号，控制其 导通或关断。 (3)负载回路部份:该部份的功能是把高 频功率输向被加热的金属工件上，负载回路 是由谐振回路、电流互感器和加热线圈组成，该电路中的串联谐振回路构成了电压型逆变 电路，电容器CT和电感LT两端各产生几干 伏以上的高频电压。高频变流器次级侧通常 做成单匝，联接着加热线圈L}，巨大的高频 电流在L。周围所产生，高频磁通使金属工件迅速急剧发热。 3全晶体管化高频与电子管式高频比较 全晶体管化高频感应加热设备在如下几 个方面优于电子管式高频感应加热设备。 3. 1工作模式得到彻底改变 电子管高频感应加热设备需将工频 3}p380 V升高后，经高压整流器件变换成相 应的直流高压才能供给电子管工作，电子管 板极内阻天，有大量功率损耗在板极上发热，而且需要及时加水冷却，同时还需把一部份 功率反馈到栅极，并且要较大的灯丝加热功率，这样就有大量的电能损耗在转换之中。而晶体管高频中的SIT电力电子器件，只需较 小的驱动功率来控制较大功率换流的产生，SIT元件正向导通压降很小，损耗不大，并且采用直流500 V的低压工作状态。电子管板 极转换效率最高为750o,SIT电力电子器件 为9200;全晶体管高频省去了高压整流变压器、高压硅堆;如果多管并用，能使热量分散，只需加少量的水便可，30kW以下小功率高 频可减去水冷却，晶体管高频整机总效率比 电子管高频要高20000 3.2能源的节约 电子管高频电压转换次数多，电压变化 大，而全晶体管高频电压变化不大，在几百伏内变动，不需多次变换电能，所以全晶体管高频比同功率电子管高频节电3000.节水 83沁，如输出为80 kW级(FV-911S)电子 管高频，振荡工作时输入功率为158 kW，用 水3 1/s，而同样的输出功为80 kW的全晶体 管高频，振荡工作时，输入功率只需113 kW , 用水。. 5 1/s，电子管还另需消耗2. 2 kW的 灯丝加热功率。 3.3设备一与维护 全晶体管高频体积只有电子管高频的 1/3,所以设备占地面积也只有1/3，晶体管 高!p没备洁构简单.l一作1卜常稳定.故障少 (据国内使用厂家介绍，使用2年多没有发现 任何故障)，维修费用低，省去了原电子管高 'G} r1 r i;} " 1:需换的1 }?电r管(6',l loo kW高频为例)，约7 000元，水套((2年更换1只)约 3 500元，每年1次的整流变压器检修、滤油 费约} m>o七.整个维修费1年最少可节约1 万多元。因用水量减少，水泵也可根据需要改 用较小功率的。 4国内外研制动态 4. 1国外产品情况 目前在世界上只有少数几个国家的大公 司能制造全晶体管高频，如日本的岛田理化 工业(株)，富士电波机(株)，电气兴业(株)， 美国的ENI公司，德国的FDF公司，EMA 公司等，产品规格已成系列化，如: 日本的:T系列20-}30 kHz 3}-50 kW七 种规格， A系列200-}-300 kHz 2,5,10 kW 三种规格， SST系列20^" 200 kHz 2.0, 30, 40 kW三种规格， 20~150 kHz 50~200 kW六种规格， 20~100 kHz 300, 400 kW二种规格。 美国的:STATITRON系列50^-300 kHz 25一400 kW八种规格 西德的:ELOMAT TGI系歹，j 50^-200 kHz 15^-240 kW等规格，而且他们还在 试制更高频，更大功率的高频设备， 用途已不只是工业.如广播电台，军 事通讯等。 4. 2国产化研制情况 我国非常重视国际上这一电力电子器件 技术的研究和应用，国家计委、科委、机电部已确定SI T元件和晶体管高频的研制为“八五”国家重点科技攻关项目，具体布署了SIT 器件及全晶体管化高频设备整机的同步攻 关，目前我国有关科研单位已研制出小功率0. 1 kW级以下的SIT元件.大功率级的研 制还在进行，整机的研制在辽宁电子设备厂 进行，目前已研制并出产了几台输出功率为80 kW的全晶体管高频感应加热设备，并在1993年中国国际计算机设备展览会上演示 了他们的产品;现在他们又在研制输出功率 为160 kW级的全晶体管高频感应加热设 备，估计到1996年研制出样机，输出在80 kW以下的高频感应加热设备频率可达300 kHz o 科学技术在不断进步，电子管高频被大 功率晶体管代替是必然趋势，这个日子已不 会很长，让我们迎接这个时代的到来，为我省的节能技术工作做出新贡献。 附件： 高频淬火含义与原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、含义 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。 二、原理 利用电流的集肤效应，在零件表面形成电流进而加热工件，实现心部和表面不同的热处理状态； 其中根据电流频率的不同分为工频、中频和高频。分别针对不同的淬硬深度和工件大小。高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类零件等。 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热 零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。 产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个趋肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 直流高频电阻焊基本原理介绍高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所；接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（E；质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等；所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，；电流；集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时；分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中；方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比；钢板的表面； 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。 1高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小， 集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压， 1、图1所示为一超外差式七管收音机电路，试简述其工作原理。（15分） 图1 解：如图所示，由B1及C1-A 组成的天线调谐回路感应出广播电台的调幅信号，选出我们所需的电台信号f1进入V1基极。本振信号调谐在高出f1一个中频(465k Hz )的f2进入V1发射极，由V1三极管进行变频(或称混频)，在V1集电极回路通过B3选取出f2与f1的差频(465kHz 中频)信号。中频信号经V2和V3二级中频放大，进入V4检波管，检出音频信号经V5低频放大和由V6、V7组成变压器耦合功率放大器进行功率放大，推动扬声器发声。图中D1、D2组成1．3V±0．1V 稳压，提供变频、一中放、二中放、低放的基极电压，稳定各级工作电流，保证整机灵敏度。V4发射一基极结用作检波。R1、R4、R6、R 10分别为V1、V2、V3、V5的工作点调整电阻，R11为V6、V7功放级的工作点调整电阻，R8为中放的AGC 电阻，B3、B4、B5为中周(内置谐振电容)，既是放大器的交流负载又是中频选频器，该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。B6、B7为音频变压器，起交流负载及阻抗匹配的作用。(“X”为各级IC 工作电流测试点). 15’ 2、 画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。 答： 上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频 器、功率放大器和发射天线组成。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。 低频音频信号经放大后，首先进行调制后变成一个高频已调波，然后可通过上变频，达到所需的发射频率，经小信号放大、高频功率放大后，由天线发射出去。 由天线接收来的信号，经放大后，再经过混频器，变成一固定中频已调波，经放大与滤波的检波，恢复出原来的信息，经低频功放放大后，驱动扬声器。 3、对于收音机的中频放大器，其中心频率f0=465 kHz ．B0.707=8kHz ，回路电容C=200 PF ，试计算回路电感和 QL 值。若电感线圈的 QO=100，问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。 答：回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。 4、 图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容 C 的变化范围为 12～260 pF ，Ct 为微调电容，要求此回路的调谐范围为 535～1605 kHz ，求回路电感L 和Ct 的值，并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 解： 022 612 0622 11244651020010100.5864465200f L f C mH πππ-===????=≈??2由（）03 03 4651058.125810 L L 0.707f Q f Q B =?===?0.707由B 得： 9 003120000 0000010010171.222465102001024652158.125 1171.22237.6610058.125 L L L L L L L Q R k C C C Q Q R g g g R Q Q R R R k Q Q Q ΩωππωωΩ∑ -===≈??????=== ++=-==?≈--因为：所以：（ ）,t C C C ∑ =+??=?????== 33根据已知条件，可以得出：回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510 淬火.退火.正火工艺 ◆表面淬火 ? 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。 ? 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热。感应加热表面淬火与普通淬火比具有如下优点： 1.热源在工件表层，加热速度快，热效率高 2.工件因不是整体加热，变形小 3.工件加热时间短，表面氧化脱碳量少 4.工件表面硬度高，缺口敏感性小，冲击韧性、疲劳强度以及耐磨性等均有很大提高。有利于发挥材料地潜力，节约材料消耗，提高零件使用寿命 5.设备紧凑，使用方便，劳动条件好 6.便于机械化和自动化 7.不仅用在表面淬火还可用在穿透加热与化学热处理等。 ? 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。 ? 感应表面淬火后的性能 1.表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高2～3 个单位（HRC）。 2.耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。 3.疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。一般硬化层深δ＝（10～20）％D。较为合适，其中D。为工件的有效直径。 ◆退火工艺 退火是将金属和合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。退火后组织亚共析钢是铁素体加片状珠光体；共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之退火组织是接近平衡状态的组织。 ? 退火的目的 ①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 ②细化晶粒，消除因铸、锻、焊引起的组织缺陷，均匀钢的组织和成分，改善钢的性能或为以后的热处理作组织准备。 ③消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。 1 材料：45钢 工艺情况：高频感应加热淬火 浸蚀方法：4%硝酸酒精溶液浸蚀 组织说明： 图1：表面淬硬层组织：粗大针状马氏体。 由于感应加热功率高，致使表面温度偏高，约900℃以上，因而使晶粒快速增大，在随后的急冷中得到极粗大的针状马氏体。按标准评定相当于1级，属过热组织。中碳钢的含碳在0.4%～0.5%之间，当感应加热奥氏体化后，淬火急冷中得到马氏体针呈瘦长排列的特征，它不同于高碳钢淬火后的马氏体来得肥大。 图2：表面基体呈较粗针状马氏体组织。按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于3级，属过热组织。 瘦长的针状马氏体比图1的略为短小，晶粒亦较细一些，但仍属加热偏高的组织，必须调整加热参数使工件表面奥氏体化温度下降，才能得到较细的马氏体组织。 图3：表面基体呈中等针状马氏体组织，按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于4级，属正常组织。 马氏体针状较短，说明表面奥氏体化瞬时加热温度适中，这样在淬火后才能得到正常的马氏体组织。 图4：呈较细针状马氏体，按JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于5～6级/属合格的正常组织。硬度可达55.0HRC。马氏体较短，针状不甚明显，属加热温度恰到好处。估计其表面感应加热的温度近850～860℃，才能得到这样细的马氏体组织，这也是接近极限温度，若再低就会出现托氏体欠热组织。 图5：表面组织为马氏体及黑色托氏体和微量铁素体的混合组织，按 JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于8～9级，属欠热组织。硬度为48.0HRC。 图中灰白色基体为马氏体组织，很细，故而针状不明显。黑色团状区为托氏体组织。这是由于奥氏体化温度不足，在冷却时低于临界冷却速度故而形成奥氏体的分解产物—托氏体组织。并在托氏体中有少量白色小颗粒，是未溶解的铁素体组织。托氏体和铁素体组织均为降低基体硬度的组织，属不完全淬火，对高频淬火来讲，属不合格组织。 图6：表面组织为马氏体及托氏体和较多的铁素体混合组织。按 JB/T9204-1999《钢件感应淬火金相检验》标准评定相当于9～10级，属欠热组织。硬度为45.0HRC。 图中灰白色为马氏体组织，很细，分不清针状，这是由于加热温度偏低的原因。黑色为托氏体，托氏体中间夹有白色条块状铁素体是属于未溶解的组织。这是由于表面加热温度偏低即低于相变温度，致使奥氏体化温度不够，故得到不均匀的混合组织。 高频感应加热原理与应用 您能想象的到，一根铁棒一二秒钟就可以被加热红起来吗？任何金属都可以被很快地加热到其熔化吗？这就是一种人类目前能够做到和掌握的最快捷的直接加热方法——高中频感应加热。 通常人们对物体的加热，一是利用煤、油、气等能源的燃烧产生热量；二是利用电炉等用电器将电能转换成热量。这些热量只有通过热传递的方式（热传导、热对流、热辐射），才能传递到需要加热的物体上，也才能达到加热物体的目的。由于这些加热方式，被加热的物体是通过吸收外部热量实现升温的。因此，它们都属于间接加热方式。 我们知道，热量的自然传递规律是：热量只能从高温区向低温区，高温体向低温体，高温部分向低温部分自然的传递。因此，只有当外部的热量、温度明显多于、高于被加热物体时，才能将其有效地加热。这就需要用很多的能量来建立一个比被加热物体所需要的热量多的多、温度高的多的高温区。如炉，烘箱等。 这样，不但这些热量中只有少部分能够传递到被加热体上，造成很大的能源浪费。而且加热时间长，在燃烧、加热的过程中，还会产生大量的有害性物质和气体。它们既会对被加热体造成腐蚀性的损害，又会对大气造成污染。即便是使用电炉等电能加热方式，虽然无污染，但仍然存在着效率低、成本高、加热速度慢等缺点。 科学的进步与发展，使我们今天无论是对金属物体加热还是对非金属物体加热，都可以采用高效、快速,且十分节能和环保的方式加热.这就是直接加热方式。 对于非金属物体，可采用工作频率约240MHZ及以上，能使其内部分子、原子每秒振动、磨擦上亿次之多的微波加热。 也可以采用低频感应加热，如工频50HZ等。 中频、高频感应加热，是将工频（50HZ）交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ，甚至频率更高的交流电，利用电磁感应原理，通过电感线圈转换成相同频率的磁场后，作用于处在该磁场中的金属体上。利用涡流效应，在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流（即涡流）。由旋转电流借助金属物体内的电阻，将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等，也能生成少量热量，它们共同使金属物体的温度急速升高，实现快速加热的目的。 高频电流的趋肤效应，可以使金属物体中的涡流随频率的升高，而集中在金属表层环流。这样就可以通过控制工作电流的频率，实现对金属物体加热深度的控制。既能提高加工工艺，又使能量被充分地利用。当用于红冲、热煅及工件整体退火等透热时，它们需要的加热深度大，这时可以将工作频率降低；当用于表面淬火等热处理时，它们需要的加热深度小，这时则可以将工作频率升高。另一方面，对于体积较小的工件或管材、板材，选用高频加热方式，对于体积较大的工件，选用中频加热方式。 由于感应加热时间短、速度快，并且还是非接触式（加热物体不需要与感应圈接触）的加热。所以，比其它的加热方式氧化轻微，必要时易于进行气体保护。 电子技术的飞速发展,使电子元器件无论是质量方面、效能方面, 还是可靠性方面,都有了很大的进步.在体积方面也更为小型化、微型化。这为感应加热技术提供了更好的发展条件与空间。在小信号生成与处理，控制与保护，调节与显示等方面，都更多地运用了可靠性更高、稳定性更好、抗干扰能力更强的数字电路。在功率元件上，更是从耗能大、效率低、工作电压高、辐射量较大的电子管，一代代地经晶闸管、场效应管（MOSFET），发展到了IGBT（绝缘栅双极晶体管）。整机的电源利用率已经提高到百分之九十五以上（电子管电源利用率只有约百分之六十），冷却水比电子管产品节约了约百分之六十。并且可以实现24小时不间断的连续工作。这样不但可以在白天正常使用，还可以在用电低峰电费折扣期的夜间工作。 由于感应式加热，具有耗能少，用电省，加热速度快，无污染、无噪声、无需预热、不易氧化、便于气体保护、可自动控制、具备多项智能保护、安全可靠、易于操作，可不间断地连续工作等优点。 竭诚为您提供优质文档/双击可除高频感应加热表面淬火实验报告 篇一：高频感应加热表面淬火-验证 高频感应加热表面淬火 一、实验目的 1、了解感应加热的原理； 2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频率之间的关系； 3、了解淬硬层深度的测定方法； 4、掌握高频感应加热淬火的方法。 二、实验原理 1.电磁感应 当感应线圈通以交流电时，在感应线圈的内部和周围同时产生与电流频率相同的交变磁场，将工件置于高频感应线圈内，受电流交变磁场的作用，在工件内相应地产生感应电流，这种感应电流在金属工件内自行闭合，称为涡流。其感应电动势瞬时值为： d?e??K d? 式中，K-比例系数；ф-工件上感应电流回路包围面积上的总磁通；dф/dτ-磁通量变化率；负号表示感应电动势方向与磁通量变化率方向相反。 工件中感应出来的涡流方向，在每一瞬时和感应线圈中的电流方向相反。涡流强度If取决于感应电动势(e)及工件涡流回路的电抗(Z)，而电抗Z由电阻R和感抗(xL)组成，则涡流强度： eeIf?? Z 2 R2?xL 2.表面效应 涡流强度If随高频电磁场强度由工件表面向内层逐渐减小而相应减小的规律称为表面效应或集肤效应。离表面x 处的涡流强度： x? Ix?I0?e 式中，I0-表面最大的涡流强度；x-到工件表面的距离；Δ-与工件材料物理性质有关的系数。 所以，当x=0时，Ix=I0 当x＞0时，Ix＜I0 1 ?0.368(:高频感应加热表面淬火实验报告)I0e 工程规定，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的36.8%(即1 I0?)时，由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。e 在感应加热实践中，钢中电流透入深度的计算常常使用下列简化公式： 20 在20℃时：?20?(mm) f500 在800℃时：?20?(mm) f ? 当x=Δ时，Ix?I0? 式中，f-感应线圈交流电频率。 3.淬硬层深度 工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面 分布有关，一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。还与钢的化学成分、淬火规范、工件尺寸等因素有关；如果加热层较深，在淬硬层中存在马氏体+贝氏体或马氏体+贝氏体+屈氏体+少量铁素体混合组织。此外，奥氏体化不均匀，淬火后还可以观察到高碳马氏体和低碳马氏体混合组织。 工件经感应淬火后可以用金相法、硬度法或酸蚀发测定 感应加热原理及应用 1.电磁感应原理 1831年，英国物理学家faraday发现了电磁感应现象，并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 利用高频电压或电流来加热通常有两种方法： （1）电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热） （2）感应加热：利用高频电流（比如密封包装） 2．电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材。同时微波炉也是利用这个原理。原理如图1： 图1 电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中，介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动，从而产生热量，达到加热效果。 3．感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图2： 图2 感应加热示意图 皕赫国际贸易(上海)有限公司 TEL: +86 (0)21 60896520 皕赫国际贸易(上海)有限公司 TEL: +86 (0)21 60896520 基本电磁定律： 法拉第定律：d e N dt φ= 安培定律：Hdl NI ?= 其中：BdS φ=?，0r B u u H = 如果采用MKS 制，e 的单位为V ，?的单位为Wb ，H 的单位为A/m ，B 的单位为T 。 以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质， 集肤效应： 当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流（如图3），从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻，损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e ＝0.368的距离δ为集肤深度。 在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度： δ= 式（1） 图3 涡流产生示意图 从以上可以看到，如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果，是加热对象快速升温。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 参考文献：fundalmentals of power electronics, R.W.Erickson （讲义） TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre 三 感应加热电源常见框图结构和控制方法 1．感应加热电源常见框图 高频电路原理与分析期末复习资料 陈皓编 10级通信工程 2012年12月 1.单调谐放大电路中，以LC 并联谐振回路为负载，若谐振频率f 0 =10.7MH Z ， C Σ= 50pF ，BW 0.7=150kH Z ，求回路的电感L 和Q e 。如将通频带展宽为300kH Z ，应在回路两端并接一个多大的电阻？ 解：（1）求L 和Q e （H ）= 4.43μH （2）电阻并联前回路的总电导为 47.1（μS） 电阻并联后的总电导为 94.2（μS） 因 故并接的电阻为 2.图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容 C 的变化范围为 12～260 pF ，Ct 为微调电容，要求此回路的调谐范围为 535～1605 kHz ，求回路电感L 和C t 的值，并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 题2图 12min 12max ,22(1210) 22(26010)3 3根据已知条件，可以得出： 回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510t t t C C C LC L C LC L C ππππ∑ --=+? ?== ??+?? ??== ??+? 3.在三级相同的单调谐放大器中，中心频率为465kH Z ，每个回路的Q e =40，试 问总的通频带等于多少？如果要使总的通频带为10kH Z ，则允许最大的Q e 为多少？ 解：（1）总的通频带为 4650.51 5.928()40 e z e Q kH =≈?= （2）每个回路允许最大的Q e 为 4650.5123.710 e e Q =≈?= 4.图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f 0 =1MHz ，C 1 =400 pf ，C 2= 100 pF 121212121232 260109 121082601091210260108 10198 1 253510260190.3175-12 6 1605 535 （）（）10103149423435 t t t t C C C C pF L mH π-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈ 45钢高频淬火性能研究 学号： 姓名： 45钢高频淬火性能研究 45钢经过调质处理后，有良好的综合性能，广泛应用于各种重要零件，如连杆，齿轮，轴类，不同的热处理工艺得到不同的工艺性能。 本文研究了感应加热表面淬火对于45钢组织性能的影响，采用感应加热表面淬火技术对45钢进行表面强化，对所获得试件的淬硬层进行显微硬度测试。利用金相显微镜对试件淬硬层的组织、厚度进行研究分析。同时与正火并调质件进行硬度、金相组织等方面的比较。结果表明经过高频感应加热淬火后45钢的表面性能明显改善，表面为淬火马氏体，而心部仍为正火组织，使得试件既耐磨又有很强的韧性，所得的工艺参数将被作为生产实践的参考依据。 关键词： 45钢高频感应淬火金相硬度 目录 第一章前言.............................................. 错误！未定义书签。（一）感应加热淬火工艺概述.. (1) （二）感应加热淬火技术特点 (2) （三）高频感应淬火技术的应用.......................... -错误！未定义书签。（四）感应加热淬火技术的发展............................ 错误！未定义书签。（五）感应淬火常见问题及原因............................ 错误！未定义书签。（六）45钢齿轮热处理................................... 错误！未定义书签。第2章工艺方案制定与实验过程............................ 错误！未定义书签。（一）工艺设定.......................................... 错误！未定义书签。（二）实验过程.......................................... 错误！未定义书签。 （1）实验目的......................................... 错误！未定义书签。 （2）实验材料......................................... 错误！未定义书签。 第3章实验结果及分析.................................... 错误！未定义书签。（一)硬度分析.. (12) （二）结论.............................................. 错误！未定义书签。 致谢 (12) 参考文献.................................................. 错误！未定义书签。 那么，感应加热实际上是如何工作的呢？感应加热是通过在一个导体中产生电流来工作的。它是这样的： 首先，一个铜线圈（通常是螺线管，但不完全），在它部有一个大的，时变的电流，这个电流通过加在线圈上的时变电压产生（通常是通过施加正弦波的形式）。 然后此电流会创建一个随时间变化的磁场（对于螺线圈来说，l NI H =），这将产生一个时变的磁通（H B μ=）。 如果一个导体放在磁场中，那么它周围就会产生电压。（BA dt d E == φφ ,） 。 如果导体是个闭环，感应电压会在导体的外部产生循环的电流。 jX R V I jX R I V += +=)....( 由于这是一个交流系统，肯定会有阻抗的补偿：如果是直流系统，磁通变化率（dt d φ）将会是0，所以就不会有感应电流产生。 最后，这个产生的电流会在工件中产生R I 2的损失，可以有效地使这种加热途径成为一种电阻加热方法，albeit with the current flowing at right angles to that of direct resistance heating （也就是围绕着钢坯而不是顺沿着钢坯）。 通过考虑在管状金属薄片中的电流流量，已经知道了感应加热工作的基本原理，我们将要观察的是当感应加热一个固体工件时的感应电流。 这个问题的答案是一个相当复杂的数学问题，并且深入的研究它会很浪费时间。因此，我将提供一个简单的描述，来告诉你磁场以及电流是怎么样在要加热的材料上工作的，之后便是解析答案。这种方法就避免了矢量积分，贝塞尔函数等复杂问题。 为了避免讨论磁通的返回路径和最终影响，我们把一个半无限大的平板作为加热对象，只是通过在它上面的无限大的电流2-diamentional sheet 来加热它。这个图表示的是无限部分中有限的一部分。代表工作头的电流层左右（x 方向）、前后（z 方向）无限延伸。在y 方向上没有占用所有的空间。 代表工件的半无限大的平板在z 方向和x 方向上也是无限延伸的，但在y 方向上是从0到负无穷。 为了观察电流的去向，我们可以把这个同性质的平板分割成一系列的薄片。 先考虑顶层。它有一个随时间变化的磁场，作用在它上面的是)cos(?0 t H ω。 高频感应加热电源工作原理【大比特导读】高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有 着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 感应加热电源的研发在最近几年呈现出专业化和快速的趋势，高频感应加热电源凭借着加热速度快、加热均匀等优势，被广泛的应用在工业及生活领域。高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 高频感应加热电源与普通的感应加热模块一样，也是采用了导体磁束加热的模式。用交流电流流向被卷曲成环状的导体，这种导体通常情况下会采用铜管这种材料，由此产生磁束。将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生涡电流，也就是大家所熟悉的旋转电流，于是感应电流在涡电流的影响下产生发热，用这样的加热方式就是感应加热。由此，对金属等被加热物体在无需直接接触的状态下就能获得加热效果。 此时，窝电流将会在线圈接近的物体上集中，感应加热表现出在物体的表面上较强里边较弱的特点，用这样的原理来对被加热体的必要的地方集中加热，达到瞬间加热的效果，从而提高生产效率和工作量等。 当然了，使用高频感应加热电源进行加热的成功与否，直接取决于感应线圈设置是否合理，以及加热体的大小、形状、间距等等。感应线圈是要做到均匀加热、加热效果好，并且要有强度和准确度。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做，一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。 结语： 高频感应加热电源的感应线圈是高效加热的关键所在，而无需直接触碰就可以快速加热 的优势，也让这个感应加热电源的家族新成员迅速获得了生产商的认可。 我所关注的表面工程领域——表面淬火技术 一、表面淬火技术的原理和分类 采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（对亚共析钢）或者Ac1（对过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程，就称为表面淬火技术。实际上，不仅仅是钢铁，凡是能通过整体强化的金属材料，原则上都可以进行表面淬火。需要注意的是，表面淬火只对工件的表面或部分表面进行热处理，所以只改变表层的组织，使其表面硬度、耐磨性和疲劳强度均高。而心部或其它部分的组织仍保留原来的低硬度、高塑性和高韧性的性能，这样工件截面上由于组织不同性能也就不同。表面淬火便于实现机械化、自动化，质量稳定，变形小，热处理周期短，费用少，成本低，还可用碳钢代替一些合金钢。 对于表面淬火的使用材料，原则上，碳的质量分数在0.35%--1.20%的中、高碳钢及基体相当于中碳钢的普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁均可以实现表面淬火，但中碳钢与球墨铸铁是最适宜于表面淬火的材料。 根据加热方法不同，表面淬火可分为感应加热（高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火、接触电阻加热表面淬火、电解液加热表面淬火等。工业上应用最多的为感应加热、火焰加热、激光加热表面淬火。这里我主要介绍了感应加热、激光加热表面淬火技术，以及感应加热表面淬火国内外的发展现状及趋势。 二、感应加热表面淬火 感应加热表面淬火法是采用一定方法使工件表面产生一定频率的感应电流，将零件表面迅速加热，然后迅速淬火冷却的一种热处理操作方法。生产中把工件放入由空心铜管绕成的感应线圈中，当感应线圈通以交流电时，便会在工件内部感应产生频率相同、方向相反的感应电流。感应电流在工件内自成回路，故称为“涡流”。涡流在工件截面上的分布是不均匀的，表面电流密度最大，心部电流密度几乎为零，这种现象称为集肤效应。由于钢本身具有电阻，因而集中于工件表面的涡流，几秒种可使工件表面温度升至800～1000℃，而心部温度仍接近室温，在随即喷水（合金钢浸油）快速冷却后，就达到了表面淬火的目的。 根据输出加热电流频率的不同可将感应加热表面淬火分为高频感应加热淬 高频淬火原理及应用 线圈通以高频电流，产生高频磁场，在铁磁性材料中产生感生电流，由于趋肤效应，感生电流聚积于材料的表面产生热，达到相变温度。激冷达到淬火目的。 感应加热与其它加热炉传导、对流或辐射使工件到达加热温度相比，它具有完全不同的加热原理。其基本原理是：把加热材料（即工件）置于通有交流电流的线圈内，由于交变磁场的作用工件内部会产生感应电势，在感生电势的作用下工件内会产生涡流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。 通过热高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000ºC，而心部温度升高很小 词语解释 感应加热频率的选择：根据热处理及加热深度的要求选择频率，频率越高加热的深度越浅。 一、高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类零件等。 二、中频(1~10KHZ)加热深度为2-10mm，一般用于直径大的轴类和大中模数的齿轮加热。 三、工频(50HZ)加热淬硬层深度为10-20mm，一般用于较大尺寸零件的透热，大直径零件（直径300mm以上，如轧辊等）的表面淬火。 感应加热淬火表层淬硬层的深度，取决于交流电的频率，一般是频率高加热深度浅，淬硬层深度也就浅。频率f与加热深度δ的关系，有如下经验公式：δ=20/√f(20°C)；δ=500/√f(800°C)。 式中：f为频率，单位为Hz；δ为加热深度，单位为毫米（mm）。 感应加热表面淬火具有表面质量好，脆性小，淬火表面不易氧化脱碳，变形小等优点，所以感应加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。 感应加热设备是产生特定频率感应电流，进行感应加热及表面淬火处理的设备。 高频感应加热的原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 高频感应加热机的主要用途为：金属热处理、金属淬火、金属退火、金属回火、金属透热、金属的钎焊、银焊、铜焊、金属热型、金属熔炼、金属埋植塑料等。 高频感应加热机是目前对金属、非金属材料加热效率*、速度*快，低耗节能环保型的感应加 热设备。高频机全称“高频感应加热机”，又名高频加热机、高频感应加热设备、高频感应 加热装置、高频加热电源、高频电源、高频焊接机、高周波感应加热机、高周波感应加热器 (焊接器)等，另外还有中频感应加热设备、超高频感应加热设备等。应用范围十分广泛。 高频感应加热机的原理 感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流(涡流损耗)以及导体内磁场的作用 (磁滞损耗)引起导体自身发热而进行加热的。 当金属导体处在一个高频交变电场中，根据法拉第电磁感应定律，将在金属导体内产生感应 电动势，由于导体的电阻很小，从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知，交变 磁场将使导体中电流趋向导体表面流通，引起集肤效应，舜间电流的密度与频率成正比，频 率越高，感应电流密度集中于导体的表面，即集肤效应就越严重，有效的导电面积减少，电 阻增大，从而使导体迅速升温。 导体有电流通过时，在其周围就同时产生磁场，高频电流流向被绕制成环状或其它形状的电 感线圈(通常是用紫铜管制作)。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将被加热的金属 物质放置在感应线圈内，磁束就会贯通整个被加热物质，在被加热物质内部与加热电流相反 的方向产生很大的涡流，由于被加热金属物质的电阻产生焦耳热，使金属物质自身的温度迅 感应加热表面淬火常见缺陷分析及预防方法 硬度不足火软点、软带 1.淬火件含碳量过低应预先化验材料化学成分，保证淬火件ωc＞0.4% 2.表面氧化、脱碳严重淬火前要清理零件表面的油污、斑迹和氧化皮 3. 加热温度太低或加热时间太短正确调整电参数和感应器与工件件相对运动速度，以提高加热温度和延长保温时间。可以返淬，但淬前应进行感应加热退火。 4.零件旋转速度和零件（感应器）移动速度不协调而形成软带调整零件转速和零件（或感应器）移动速度。 5.感应圈高度不够火感应器中有氧化皮适当增加感应圈高度，经常清理感应器。 6.汇流条之间距离太大调整汇流条之间距离为1-3mm。 7.淬火介质中优杂质或乳化剂老化更滑淬火介质。 8.冷却水压力太低锅冷却不及时增加水压，加大冷却水流量，加热后及时喷水冷却。 9.零件在感应器中的位置偏心或零件弯曲严重调整零件和感应器的相对位置，使个边间隙相等；如是零件弯曲严重，淬火钱应进行校直处理。 淬硬层深不足 1.频率过高导致涡流透入深度过浅调整电参数，降低感应加热频率。 2.连续淬火加热时零件与感应器之间相对运动速度过快采用预热-加热淬火。 3.加热时间过短可以返淬，但返淬前应金属感应加热退火。 淬硬层剥落 产生的原因是表面淬硬层硬度梯度太大，或硬化层太浅，表面马氏体组织导致体积膨胀等。应对措施是正确调整电参数，采用预热-加热淬火，加深过渡层深度。 淬火开裂 1.钢中碳和锰的含量偏高可在试淬试调整工艺参数，也可调整淬火介质， 2.钢中夹杂物多、呈网状或成分有偏析或含有有害元素多检查非金属夹杂物含量和分布状况，毛坯需要反复锻造。 3.倾角处或键槽等尖角处加热时出现瞬时高温而淬裂中尖角倒圆，淬火前用石棉绳火金属棒料堵塞沟槽、空洞。 4.冷却速度过大而且不均匀降低水压，减少喷水量，缩短喷水时间。 5. 淬火介质选择不当更具工艺要求选择合适的淬火介质。 6.回火不及时或回火不足淬火后应及时回火，淬火与回火之间的停留时间，对于碳钢或铸件不应超过4h，合金钢不应超过0.5h。回火不足时应延长回火时间。 7.材料淬透性偏高可以选用冷却速度慢的淬火介质。 8.返修件未经退火火正火返修件必须经过退火、正火后，才能再次感应加热淬火。 齿轮淬火畸变 1.圆柱齿轮内孔一般缩小0.01-0.05mm，外径不变或缩小0.01-0.03mm。应对方法是：在满足淬硬层要求前提下，采用较大的比功率，缩短加热时间；端面加盖，防止内孔过早冷却；齿坯加盖后，先进行一次高频正火，然后加工内孔和铣齿。 2. 对于内外径之比小于1.5的薄壁齿轮，内孔和外径优胀大的趋势，双联齿轮呈喇叭口。只有合理设计，正确安排工艺路线。 频率和深度成反比。 影响因素有： 1.基体组织情况：越均匀的组织得到的深度越深。 2.保温时间：保温时间长对增加深度。但是不要太长，记住，感应淬火尽量不要采用传导加热。 中频炉感应淬火件常见淬火缺陷，主要有硬度不够、软块、变形超差与淬火裂纹，还有局部烧熔等。 1、表面淬火后硬度不够： 表面淬火后硬度不够是罪常见的问题，其原因亦是多方面的。 1）材料因素 ①火花鉴别法：这是最简单的方法，检查工件在砂轮上磨出的火花，可大致知道工件的含碳量是否有变化，含碳量越高，火花越多。 ②直读光谱仪鉴别钢材的成分，现代化的直读光谱仪能在极短的时间内，将工件材料的各种元素及其含量进行检验并打印出来，可确定钢材是否符合图样要求。 ③排除工件表面贫碳或脱碳因素，较常见的冷拔钢材，材料表面有一层贫碳或脱碳层，此时表面硬度低，使用砂轮或锉刀去掉0.5mm后，再测定硬度，如果发现该处硬度比外面为高，并达到要求，这表面工件表面有贫碳或脱碳层。为进一步验证此问题，可用金相显微镜观察，表面贫碳层得组织与次层得显微组织明显不同，表面只有少量托氏体及大量铁素体，而次层则为马氏体，如果将此样品在保护气体下正火后在检验， 表层只有少量珠光体，而次层则有该钢号应有的珠光体面积，如45 钢，珠光体面积接近50%。 2）淬火加热温度不够或预冷时间长 淬火加热温度不够或预冷时间太长，致使淬火时温度太低。以中碳钢为例，前者淬火组织中含有大量未溶铁素体，后者其组织为托氏体或索氏体。 3）冷却不足 ①特别在扫描淬火时，由于喷液区域太短，工件淬火后，经过喷液区后，心部热量又使表面自回火（阶梯轴大台阶在上位时最易产生），此时表面自回火温度过高，常能从表面颜色及温度感测到。 ②一次加热法时，冷却时间太短，自回火温度过高，或由于喷液孔因水垢减少了喷液孔截面积，导致自回火温度过高（带喷液孔的齿轮淬火感应器，最易产生次弊病）。 ③淬火液温度过高，流量减少，浓度变化，淬火液中混有油污等。 ④喷液孔局部堵塞，其特点是局部硬度不足，软块区常与喷液孔堵塞位置相对应。 感应加热设备之表面热处理表面淬火常见缺陷及对策 信息编辑：郑州高氏发布时间：2012-06-21 用交流电流流向被卷曲成环状的导体（通常为铜管），由此产生磁束，将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生窝电流（旋转电流）这感应电流在窝电流的影响下产生发热用这样的加热方式就是感应加 感应加热表面淬火基本原理 感应加热表面淬火的应用及基本原理分析。 一、应用 承受扭转、弯曲等交变负荷作用的工件，要求表面层承受比心部更高的应力或耐磨性，需对工件表面提出强化要求，适于含碳量We=0.40～0.50%钢材。 二、工艺方法 快速加热与立即淬火冷却相结合。 通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度，不等热量传到中心即迅速冷却，仅使表层淬硬为马氏体，中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火（或正火及调质）组织。 三、主要方法 感应加热表面淬火（高频、中频、工频）,火焰加热表面淬火，电接触加热表面淬火，电解液加热表面淬火，激光加热表面淬火，电子束加热表面淬火。 四、感应加热表面淬火 （一）基本原理： 将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入中频或高频交流电后，在工件表面形成同频率的的感应电流，将零件表面迅速加热（几秒钟内即可升温800～1000度，心部仍接近室温）后立即喷水冷却（或浸油淬火），使工件表面层淬硬。（如下图所示） （二）加热频率的选用 室温时感应电流流入工件表层的深度δ（mm）与电流频率f（HZ）的关系为 频率升高，电流透入深度降低，淬透层降低。 常用的电流频率有： 1、高频加热：100～500KHZ，常用200～300KHZ，为电子管式高频加热，淬硬层深为0.5～2. 5mm，适于中小型零件。 2、中频加热：电流频率为500～10000HZ，常用2500～8000HZ，电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度～10 mm。适于较大直径的轴类、中大齿轮等。 3、工频加热：电流频率为50HZ。采用机械式工频加热电源设备，淬硬层深可达10～20mm，适于大直径工件的表面淬火。高频淬火原理及工艺解析
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