感应加热表面淬火

表面感应淬火

0 引言

随着经济和生产技术的飞速发展，汽车、拖拉机、航空、仪表、冶金、国防等工业对零件的要求越来越高。热处理可以提高零件性能，延长使用寿命，因此，在同民经济中起着重要的作用，并成为生产过程中一个不可缺少的环节。

表面淬火是热处理的一种工艺，仪对零件的表面进行处理，以达到改善零件表面的性能，而保持心部的性能不变。正确选择表面淬火工艺必须了解零件的工作情况和服役条件，零件的结构、形状及使用的材料等各个方面[1]，从生产和使用角度去考虑解决方案原则是从实际出发且经济有效。

当前，表面淬火技术的理论和应用技术发展很快。在基础研究方面，最活跃的钡域是应用计算机模拟计算感应加热温度场、磁场的变化等，在这方面已取得了许多成果，发表了大量的文献。同时我国从国外引进了大量的表面淬火设备、技术和软件等，使我国的表面淬火技术水平得到了很大的提高。今后，如果能够将感应加热的热效应和温度场、磁场等随时间变化，并结合表面加热相变、冷却相变、残余应为分布、零件变形与性能预测等用软件统一起来[2]，应用于生产领域，必然也会推动其他表面淬火技术的进步，表面淬火技术将会发展到一个更高的层次。本文主要对感应淬火的原理及目前研究的现状做简单的介绍。

1.感应加热表面淬火的概括

感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理，使零件在交变磁场中切割磁力线，在表面产生感应电流，又根据交流电的集肤效应。以涡流形式将零件表面快速加热，而后急冷的淬火方法。它在热处理领域中占有重要地位，这一技术已经在我国被广泛应用。

 感应加热表面淬火的使用频率不同，可以分为超高频(27MHz)、高频(200-250kHz)、中频(2500～8000Hz)和工频(50Hz)。由于电流频率不同，加热时感应电流透人深度不同。使用高频时，感应电流透入深度很小（约0.5mm），主要用于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火[3]；使用中频时．感应电流透人深度（约5～10 mm）t主要用于中、小模数的齿轮、凸轮轴、曲轴的表面淬火；使用超高频时，感应电流透人深度极小，主要用于锯齿、刀刃、薄件的表面淬火；使用工频时，电流透人深度较大(超过10mm)，主要用于冷轧辊表面淬火。

 感应加热表面淬火是表面淬火方法中比较好的一种，因此，受到普遍的重视和广泛应用。与传统热处理相比，它有以下的优点[4]。

 ）感应加热属于内热源直接加热，热损失小，因此加热速度快，热效率高。

 ）加热过程中，由于加热时间短，零件表面氧化脱碳少，与其他热处理相比，零件废品率极低。

 ）感应加热淬火后零件表面的硬度高，心部保持较好的塑性和韧性，呈现低的缺L]敏感性，故冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等有很大的提高。

 ）感应加热设备紧凑，占地面积小，使用简便（即操作方便）。

 ）生产过程清洁，无高温，劳动条件好。

 ）能进行选择性加热。

 ）感应加热表面淬火的机械零件脆件小，同时还能提高零件的力学性能（如屈服点、抗拉强度、疲劳强度），同样经过感应加热表面淬火的钢制零件的淬火硬度也高于普通加热炉的淬火硬度。

 ）感应加热设备可放置在加工生产线上，通过电气参数对过

程进行精确的工艺控制。

 ）和用感应加热淬火，可用普通碳素结构钢代替合金结构钢

制作零件而不降低零件质量，所以，在某些条件下可以代替工艺复

杂的化学热处理。

 ）感应加热小便应用于零件的表面淬火，还可以用于零件的

内孔淬火，这是传统热处理所不能达到的。

 然而，感应加热表面淬火也有其本身的不足[5]。

 ）设备与淬火工艺匹配比较麻烦，因为电参数常发生变化。

 ）需要淬火的零件要有一定的感应器与其相对应。

 ）要求使用专业化强的淬火机床。

 ）设备维修比较复杂。

2感应加热的原理

 感应加热是将零件置于感应器内，当有一定的电流频率的交流电通过感应器时，在零件表面就有感应电流产生，此电流分布在表面，井以涡流的形式出现，迅速加热表面使其达到淬火温度，然后切断电源，并将零件急速冷却，实现感应如热表面淬火。

2.1 电磁感应

 将零件置于感应器内，当感应器中有变变电流通过时，在感应器内部和周围产生与电流频率相同的交变磁场，周围分布变化的磁力线，磁力线切割零件，因此，在零件内就相应地产生感应电势，

而在零件表面产生感应电流，这种现象称为电磁感应。当感应器内通入突变电流件内产生感应电流，此电流在零件内形成闭合同路，其方向与通入的电源电流方向相反，呈涡状流通，故又称涡流[6]。零件就通过涡流使之加热到淬火温度。

感应加热的原理如图1所示，感应电动势的瞬时值为：

式中e— 瞬时电势，V；

φ—零件上感应电流商路所包围面积的总磁通，Wb，其数值随感应器中的电流强度和零件材料的破导率的增加而增大，并与零件和感应器之间的间隙有关。

dφ/dt为磁通变化率，其绝对值等于感应电势。电流额率越高，磁通变化率越大，使感应电势P相应也就越大。中的负号表示感应电势的方向与d巾／dt的变化方向相反。

零件中感应出来的祸渣的方向，在每一瞬时和感应器中的电流方向相反，涡流强度决定于感应电势及零件内涡潍回路的电抗，可表示为[7]

式中  I—涡流电流强度，A；

 —自感电抗，Ω；

 —零件电阻，Ω；

 —阻抗，Ω

由于Z值很小，所以I值很大。

零件加热的热量为

式中  Q—热能，J；

 —加热时间，s；

对铁磁材料（如钢铁）而占，涡流加热产生的热效应可使零件，温度迅速提高。钢铁零件是硬磁材料，它具有很大的剩磁，在交变磁场中，零件的磁极方向随感应器磁场方向的改变而改变[8]。在交变磁场的作用下，磁分子因磁场方向的迅速改变将发生激烈的摩擦发热，因而也对零件加热起一定作用，这就是磁滞热效应。这部分热量比涡流加热的热效应小得多。

钢铁零件磁滞热效应只有在磁性转变点A2(768℃)以下存在，在A2以上，因钢铁零件失去磁性，所以磁滞热效应不存在奇因此，对钢铁零件而言，在A2点以下，加热速度比在A2点以上时快。

图1感应加热原理示意

2.2 感应加热中产生的感应电流的基本特征

2.2.1表面效应（集肤效应）

当一个金属零件通过直流电时，在金属零件的截面上电流的分布是均匀的；当金属零件通过交流电时，沿金属零件截面的电流分布是不均匀的，最大电流密度出现在金属零件的最表面，如图2所示。这种交变电流的频率越高，电流向表面集中的现象就越严重。这种电流通过导体时，沿导体表面电流密度最大，越中心电流密度越小的现象称为高频电流的集肤效应[8]，又称表面效应。

图 2 感应电流在金属截面上的分布

因此，零件感应加热时，其感应电流在零件中的分布从表面向中心里指数衰减（图2），可表示为

式中Io—零件表面最大的电流（涡流）强度，A；

　　Ix—距零件表面某一距离的电流（涡流）强度，Ａ；

　　ｘ—到零件表面的距离，cm；

　　Δ—电流透人深度，cm，它是与材料物理性质有关的系数

由上式可知：ｘ＝０时，Ix＝Io当ｘ＞０时Ｉｘ＜Ｉｏ；ｘ＝Δ时Ｉｘ＝Ｉｏ／ｅ＝０.368Io

工程上规定，当电流（涡流）强度从表面向内部降低到表面最大电流（涡流）强度的0. 368（即lo/e）时，则该处到表面的距离就称为电流透人深度。

这样规定是由于分布在金属零件表面的电流（涡流），只在零件表面深度为△的薄层中通过，但它并不能全部用于将零件表面加热，而是有一部分热量被传到零件内部或心部损耗了[9]，此外，还有一部分热量向零件周同的空间热辐射损失了。由于涡流所产生的热量与电流（涡流）强度的平方成正比，凼此由表面向内部的热量降低速率比涡流降低速率快得多。

2.2.2 邻近效应

 两个相邻载有高频电流的金属导体相互靠近时，由于磁场的相互影响，磁力线将发生重新分布，导致电流的重新分布，如图3所示。两个载流导体的电流方向相同时．电流从两导体的外侧流过，即导体相邻表面的电流密度最小；反之，如果两个载流导体的电流方向相反时，电流从两导。体的内侧流过，即导体相邻表面的电流密度最大，这种现象就称为高频电流的邻近效应[10]。频率越高，两导体靠得越近，邻近效应就越显著。

    图3高频感应的邻近效应      图4零件中涡流沿感应器形状分布的情况

邻近效应在感臆加热中宥很大的实际意义。由于感应器内的高频电流与零件的感应电流方向总是相反，因此，对感应加热有利。但另一方面，由于邻近效应，只有当感应器与零件间隙处处相等时，涡流在零件表面上的分布于是均匀的，如图3所示。对圆柱形零件，为实现均匀加热，通常借用淬火机床，使零件在加热过程中以一定速度旋转以，消除临近效应的影响，实现均匀加热。

当零件加热区有特殊要求时，就要直接运用交流电的邻近效应来设计感应器的形状，即感应器的形状应与零件加热区的形状相似，如图4所示。零件上感应产牛的涡流是沿着符合于感应器形状的路径流过的。零件仅在此区域被局部加热，加热区就好像感应器的影于一样。因此，为取得较好的加热效果，在设计感应器形状与结构时，必须考虑感应器与零件加热区形状相似。

2.2.3环状效应（也称圆环效应或环流效应）

高频电流通过圆柱形状、圆环状或螺旋圆柱管状件时，最大的电流密度分布集中在圆柱状（圆环状或螺旋圆柱管状）零件的内侧，即圆环内侧的电流密度最大，这种现象称为环状效应，如图5所示。当电流频率高时，电流只在圆柱状（圆环状或螺旋圆柱管状）内侧表面流动，圆柱杖（圆环状或螺旋圆柱管状）的外侧没有电流流过。

在感应加热中，感应器形状大多星圆柱状、圆环状或螺旋圆柱管状。在环状效应的作用下，高频电流聚集在感应器内侧，这对零件表面进行感应加热是十分有利的。在这种情况下加热，热量损失少，热效率高，加热速度快[11]

图5 高频电流的环状效应   图 6 加热内孔时高频电流和涡流的相对位置

 环状效应的大小，与电流频率和圆环状的曲率半径有关。频率越高，曲率半径越小，环状效应越显著[12]。

 由此可见，加热圆筒形零件的外表面时，邻近效应与环状效应是一致的，都将使感应器中的电流描感应器的内侧流动，这样就减小了感应器与零件之间的间隙丽有效地提高了耦合度。相反，在加热零件内孔或内壁时，邻近效应与环状效应恰好相反。环状效应使电流滑感应器内侧流动。而邻近效应则促使电流向外惘流动。感应器直径越小，环状效应越强。因此，在其他条件不变的情况下，内孔直径越小。耦合度就越差，高频感应加热的效率也将越低。为了

改善这种情况，对于内孔较小的零件，应采取措施使感应器中的电流沿靠近零件内孔或内壁一侧流动。生产上常用的是将感应器绕成晒匝，利用两匝间的邻近效应将电流尽可能地向感应器的端面推移，执而改善其耦合度。当内孔直径小时则利用导磁体米迫使电流沿感应器的外侧流动。

2.2.4 尖角效应

 将尖角（棱角）或形状不规则的零件故在卿环形的感应器中，如果零件的高度小于感应器高度，感应加热时，在零件拐角处的尖角部位或棱角部分由于涡流强度大，加热激烈，在极短时间内升高温度，并造成过热，这种现象称为尖角效应[13]。由于尖角效应的存在，为设升和制造感应器提供依据，即对有尖角或形状不规则的零件，必须考虑在感应器t-有曲率半径应适当加大感应器和零件的间隙。

3 钢感应加热时的相变特点

 传统热处理是外热源加热（一般是在炉子中加热，属于缓慢加热），对零件进行淬火加热，可以根据铁—碳相图相应地确定出其加热温度，并在制定工艺时确定出加热、保温和冷却三个阶段。然而，感麻加热足内热源加热，是以电磁感应、表匝效应、邻近效应和环状效应为基础，实现快速加热[14]。实际上，并不存在一个在一定温度下的保温过程，因此，其相变条件与铁—碳相图上的平衡条件相差很大，表现出快速加热时相变的特点

。

3.1 对奥氏体形成的影响

3.1.1对Ac1的影响

 在缓慢加热条件下，球光体向奥氏体的转变是在一定的温度（即A1温度）下进行的，可以看作是一个等温过程，如图7中的曲线1呈现一个曲线平台。这表明供给的热能与相变所需要的热能几乎相等。在快速加热（如感应加热）条件下，珠光体向奥氏体转变是在一个温度(Ac1)范围内进行，没有出现一个曲线平台，如图7中的曲线2。这表明供给的热能远超过相变所需要的热能[15]。这个温度范围的大小及位置与加热速度及原始组织有关。

图 7 钢在不同加热速度时的加热曲线 图8加热速度对亚共析钢Ac3的影响

 钢的原始组织对珠光体向奥氏体转变的快慢起着很大曲影响。如果钢的原始组织为索氏体，渗碳体的溶解所进行的扩散过程比原始组织为珠光体的要快，即珠光体向奥氏体转变所需要的时间短。原始组织越粗（即粗粒状珠光体），则相变所需要的时间越长。

快速加热与传统缓慢加热时的相变一样，相变过程要经过形核及长大的阶段，需要一定的过热度造成奥氏体与珠光体的自由能差，并且需要一定的扩散条件。奥氏体核心（即晶棱）的形成是先在个别铁索体和渗碳体的交界处。索氏体组织的弥散度比珠光体组织的弥散度高，它向奥氏体转变的速度就比珠光体向奥氏体转变速度快。因此，在快速加热条件下÷索氏傩向奥氏体转变可“在较小的过热度下完成。原始组织粗大，转变时原于需要作长距离的扩散，并且相界面相对减少，因此，相变就会出现滞后的现象[16]。由于珠光体是两相机械混合物，它向奥氏体转变时有较多的界面，比铁素体转变为奥氏体容易，因此，在Ac1温度的转变一般小需要很大的过热度。

3.1.2 对Ac3的影响

亚共析钢在加热速度很大时，首先是珠光体向奥氏体转变，然后才足铁素体向奥氏体的转变，即只有在Ac3的温度下才能完成。在快速加热条件下，

铁素体转变为奥氏体（即铁素体向奥氏体中溶解，原子要扩散较长距离）是在不断升温（使原子充分扩散）的过程中进行的，随着温度的升高，铁素体向奥氏体的转变加快[17]。加热速度越快：铁素体向奥氏体的转变温度越高。图8所示为不同加热速度下亚共折钢铁索体转变为奥氏体的温度曲线，由圈可知，钢的碳含量越低（即铁素体的量越多），则需要的加热速度越大，才能使铁索体在更高的温度转变为奥氏体。这说明随着加热速度的增大，Ac3在不断升高。

3.1.3对Acm 的影响

在缓慢加热速度下，二次渗碳体溶解（即渗碳体向奥氏体转变）过程伴随着有部分渗碳体的聚集，这就导致二次渗碳体转变为奥氏体变慢。在快速加热条件下，没有渗碳体的聚集现象，因而对渗碳体转变为奥氏体是有利的[18]。加热速度对二次渗碳体转变为奥氏体的影响（即加热速度对Acm的影响J与亚共析钢中铁素体转变为奥氏体的影响（即加热速度对Ac3的影响）相似，随着加热速度的增大而使Ac3向更高的温度方向移动。

3.2 对奥氏体均匀化的影响

加热速度升高时，铁索体向转变奥氏体的温度要升高，从铁—碳相图中可以看出，此时奥氏体中的碳浓度差增大。如果钢的原始组织粗大，并含有大量的铁素体时，其奥氏体内的浓度就不容易均匀。实验表明，快速加热后n奥氏体中可以存在着两种类型的不均匀性：亚共析钢中珠光体是山片状铁素体和片状渗碳体相间而成，由于碳的扩散不充分，可以出现较大的不均匀性，即形成小体积不均匀件[19]。而在大块铁素体转变为奥氏体后，形成了体积的不均匀性，即先形成的奥氏体与后形成的奥氏体的碳浓度在较大范围内是不均匀的。如钢高频加热淬火后所得到的马氏体中的碳含量超过钢的平均碳含量。这说明快速加热的条件下，钢中奥氏体不容易均匀化。

3.3 对奥氏体晶粒长大的影响

缓慢加热条件下，在高于Ac3的温度范围内，会伴随奥氏体晶粒长大的现象，而在快速加热的条件下，只要加热规范选择适当，奥氏体晶粒来不及长大，面保持细小奥氏体晶粒。由图9可以看出，在保证得到最佳性能的高频加热规范下与缓慢加热相比，在相同加热温度下，高额加热得到较细的奥氏体晶粒，而且无论亚共析钢（如中碳钢）、共析钢、过共析钢都是这样。因此，高频快速加热可以得到细小的奥氏体晶粒。

图9 加热速度对奥氏体晶粒大小的影响

奥氏体晶粒细化的同时，奥氏体的精细结构也将受到影响，即形成的奥氏体在组织应力和热应力作用下，在奥氏体晶粒内形成许多亚结构（位错）。当加热速度越大，应力也越大，这样亚结构变得越细小。由于感应加热的加热速度快．奥氏体晶粒中的亚结构来不及进行回复和再结晶，故高频淬火后的马氏体晶粒总是细小的，可以获得隐晶马氏体组织。

4 感应加热淬火的温度选择

 淬火工艺要达到的要求主要有硬度和相成分，而影响淬火质量的主要因素有很多，例如加热速度，比功率，加热时间等。加热速度主要影响材料的金相成分，相变临界温度再，是碳钢中珠光体转变为奥氏体的温度，即奥氏体化温度，在感应加热时，临界点Ac1随加热速度的提高向更高的温度偏移[20]。

感应加热相变和普通缓慢加热相变一样，也是通过成核和核长大完成从珠光体到奥氏体的相变过程。奥氏体的晶核总是在渗碳体与铁素体两相的交界面上形成，然后依靠渗碳体的溶解提供碳分，使奥氏体晶核向渗碳体和铁素体两个方向长大，直到与其它长大的奥氏体晶核相接触为止，产生奥氏体晶粒。珠光体转变为奥氏体不是自发形成，必须在一定的过热度下进行，而感应加热能够提供很大的过热度。

图 10 不同加热速度下45钢的表面硬度与淬火温度的关系

加热速度对相变临界点的位置有很大影响，因此加热速度对淬火加热温度有很大影响。对于每一种钢号都有一定的淬火加热温度范围，只有在这个温度范围内进行加热淬火，才能得到满意的组织和性能。图10中所示给出了不同加热速度条件下，45钢表面硬度与淬火加热温度的关系，图中显示加热速度为500C/s时，最佳淬火温度为t1一t，1之间(845一9200C左右);加热速度为1400C/s时，最佳淬火温度为t2一t，2之间(880一970℃左右)。

 当加热速度一定时，选取的淬火温度如果低于最佳温度，因为相变不完全，

其热态组织是奥氏体加铁素体，或者是奥氏体加珠光体，则淬火后的组织为马氏体加铁素体或马氏体加珠光体，会出现硬度降低的现象;若淬火加热温度高于最佳温度，热态的奥氏体晶粒会长大，淬火后得到中针或粗针马氏体，如果是高碳钢将会有残余奥氏体出现，而导致表面硬度降低[21]。

当确定了某种钢号的最佳淬火温度范围，但由于加热速度大于或小于相应的加热速度时，也会出现不合理或不理想的淬火组织。加热速度小时会得到过热组织，大时会得到加热不足的淬火组织。因此感应加热选择淬火温度时，不仅要考虑材料的成分，原始组织，还应兼顾加热速度的影响。

淬火加热温度的选择是否合理主要通过金相法和维氏硬度法鉴别。

感应淬火的加热温度选择，习惯上比该材料的炉中加热淬火温度高出50一1000C左右。

表1为经过试验确定的两种钢号在不同的加热速度下的淬火温度

表1 40和45钢在不同加热速度下的淬火温度（℃）

感应加热零件截面上的温度分布，感应加热表面淬火零件的常用材料为45钢，现以圆柱形零件为例，说明零件截面上温度分布和表面淬火后硬化层及过渡层中的金相组织[22]。

图11为试验测定的45钢圆柱零件感应加热至淬火温度时，截面上温度分布曲线，以及淬火后截面硬度分布曲线(HRC)。该实验是通过透入式加热和快速冷却(喷射冷却)的条件得到的。

图11 45钢零件感应加热表面淬火时截面上的温度、硬度及金相组织分布

t-温度； HRC-硬度；M-马氏体；F-铁素体；P-珠光体

按温度分布的特点，由表及里可分为三个区域:

第一区，温度高于Ac3:为850一880℃之间，热态组织为均匀的奥氏体，冷却淬火后得到完全的马氏体组织，硬度在HRG58以上。

第二区，加热温度在Ac1，和Ac3之间，约为727一850℃，热态组织为奥氏体加铁素体，淬火后该处的组织为马氏体加铁素体，在铁素体的边沿时常有黑色的屈氏体网，这一区域的硬度值变化很大一般为HRC30~58左右。

第二区里有一条重要的界限，即硬化层边界线。用金相法测量硬化层时，在100倍的金相显微镜下，边界线处的金相组织由50%马氏体，20%铁索体，余者为屈氏体组成。用硬度法测量硬化层时，该处的硬度值为HRC43一45。两种方法测量的出的硬化层边界线基本相同或相近。图11中的淬硬层厚σ指从0至xk的距离。在二区中还有过渡层b即xk到x0的距离。这一区间，马氏体在xk处占各种组织总量的50%左右，在x0处马氏体组织基本没有了。

第三区加热温度低于Ac1没有发生组织转变，淬火冷却后仍为原始组织，即珠光体加铁素体。

表2钢零件感应加热表面淬火截面上温度、硬度及金相组织分布

金相组织简介

铁素体:纯铁;

渗碳体:(Fe3C)有金属光泽，很高的硬度，和脆性，并有磁性;

珠光体:由层片状铁素体和渗碳体成层状相间分布而形成。可由奥氏体缓慢冷却而得到的组织，加热至730OC以上可形成奥氏体;淬火(球状)屈氏体属于细珠光体，层间距离在2.5/l000omm以下;

奥氏体:加热到相变点以上得到的组织，具有非铁磁性，电阻很大;

马氏体:奥氏体急冷淬火后得到的组织，硬度最高，最脆，并且具有铁磁性;

5先进的感应淬火技术

5.1电源

国外IGBT、MOSFET和SIT全固态晶体管电源技术逐步成熟，并已商品化、系列化，目前有1200kW、50kHz;50~100kHz、30~600kW;300kW、80kHz;低频段有取代晶闸管电源趋势;MOSFET多采用并联振荡电路，SIT多采用串联谐振电路，功率高达1000 kW、频率200kHz和400kW、400kHz。它们都是电子管式高频电源的理想替代产品。当输出功率与电子管电源相同时，节电35%～40%，节省安装面积50%，节约冷却水40%～50%。随着科技的进步，在高频感应淬火领域，MOSFET有望取代SIT。

5.2淬火机床

感应淬火机床更加趋向自动化，CNC控制逐渐增多，自动分检零件与自动识别进机零件功能的机床增多。

（1）通用淬火机床

通用淬火机床朝柔性化方向发展，一台淬火机床可以对不同性能要求的同零件感应加热淬火。德国研制的一种曲轴淬火机床，法兰件感应淬火柔性加工系统略加调整能处理不同尺寸的相似工件;对于轴类零件在一定直径范围内(如30mm)与长度300～800 mm范围内，对于相似淬火要求的轴类零件淬火机能自动编制14种程序，自动识别进机零件;Robotron.Eiotherm最近推出了双主轴立式淬火机，在一个紧凑的工艺单元内进行工件的淬火与回火，能处理轮轴、三槽套及其他万向节件，转换工件只需2～5min，用计算机编程，根据工件号在2 min内就可调出有关工艺数据;一汽引进的GH公司数控淬火设备通用性强、自动化程度，在复杂零件上可实现多段变功变速，编程容易、操作方便。

(2)专用淬火机床

专用淬火机床更加专用化，采用机械手上下零件，加热、淬火、回火、校直、检查完全自动进行。先进的计算机控制技术可以监控并屏幕显示淬火过程和工艺参数，跟踪全部操作过程，如发现故障或工艺参数偏离给定值，便自动修正或自动列出不合格零件，使控制系统暂停工作并报警，同时屏幕上显示故障性质和所要修正的动作。更先进的控制系统还适应材料化学成分的波动，并自动调整比功率或加热时间，以保证感应淬火零件的质量。例如日本高周波热炼株式会社川崎工厂的卧式半轴淬火机床，上尾厂可同时淬三根半轴，群马厂可同时淬两根半轴，机床实际上是感应热处理生产线，全过程除校直、荧光探伤检查需一名工人外，其余全部自动进行。

5.3感应淬火的工艺

5.3.1静止式曲轴感应淬火

采用静止式曲轴感应淬火新技术的最初的两台装置在福特公司V6和V8曲轴淬火和回火工艺中得以应用，表现出了良好的市场前景。其特点是:加热时间短，一般仅为1.5～4s，传统工艺是7～12s;电效率高、成本低;感应器与工件之间允许有较大间隙，调整方便;操作简单、重复性好、易于维护;占地面积小，仅为原来的20%左右。

5.3.2低淬透性钢齿轮淬火

现在俄罗斯许多汽车工厂广泛采用低淬透性钢进行整体感应加热表面淬火，已大量应用于汽车、拖拉机后桥齿轮、挖掘机齿轮、传动十字轴、火车车厢用滚动轴承、汽车板簧、铁路螺旋弹簧等，取得了较大的经济效益。

5.3.3双频感应加热淬火

国外双频淬火主要用于齿轮。20世纪90年代，美国用10kHz中频和150kHz高频电源，先让齿轮在中频感应器中加热，然后迅速降到高频感应器中加热，最后落入油中淬火。进入21世纪，此工艺又有新进展，如GH公司采用电力电子开关转换频率，使齿轮的齿顶和齿跟的加热更加均匀，更好地保证了齿轮的淬火质量。

6总结

虽然感应淬火工艺还存在一些不足之处, 但其优点仍为显著, 国际上正在努力改善和提高其工艺技术水平。美国Contour Hardening Inc. 认为, 现代感应热处理的发展应改变传统的低频( 3kHz~ 10kHz) 、低功率( < 150kW) 的长周期加热方法, 采用大功率、双频、多频、多能级脉冲的短周期而精确的淬火工艺[23], 现代电力电子技术及计算机控制技术的发展为此提供了充分的条件。我国感应淬火工艺的历史悠久, 基础也较好, 只是近年来发展缓慢, 因此, 我们应紧跟国际技术发展步伐, 尽力跟上世界先进水平

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