高频淬火液
高频淬火液，适用于齿轮零件、汽车零件的高周波淬火、铝合金、低、中碳钢、合金钢及黑色金属盒有色金属的淬火使用。无闪点，取代水淬和油淬所难以达到的深度淬火要求，硬度高而均匀，防止开裂，不燃烧、无烟气、无火灾危险，无污染，使用寿命长。
一、高频淬火液参数：
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水基切削液和纯切削油在使用中会发生泡沫过多的问题。泵速过大会造成液体湍流，或者油管阻力形成喷射会增大液体的泡沫。特别是水基切削液的泡沫性是其主要性能指标之一。不同性质的切削液相混，如纯切削油与乳化液相混，也会使泡沫增多。机床变更切削液前要洗净油槽和循环路线。此外配制乳化液时要避免激烈搅拌和空气搅拌。过度软化的水和含碱的水会增加乳化液的泡沫。流体循环泵密封不严也会增大液体的泡沫。泡沫使润滑液失效同时还造成油槽容积的浪费。泡沫严重的冷却液会造成机床、刀具和工件损坏。
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.
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。
高频淬火操作规程 1、高频操作者必须经培训合格才能上岗。 2、机床启用首先打开供水系统，然后合上机床电源，依次接通一灯丝、二档灯丝电压，接通高压，调节输出电压旋扭， 使电压达到所需工作电压即可。（停机：高压输出指示回到零，依次反向返回关闭。供水系统延迟30分钟关闭） 3、在没有接通电源的情况下安装加热感应器，降压圈与感应器连接处应接触良好，如有氧化物应用砂布或其它方法清除。 调整感应器与工件间的间隙和高度，并保持与侧板平行。（即是调整X、Y、Z方向位置，并记下数据） 4、高频淬火冷却介质常用水与一定浓度的淬火液,淬火介质温度≤50℃;对某些工件不能满足要求时，允许适当调整淬火 液浓度，但必须确保硬度合格，无淬火裂纹。 5、生产前需对淬火液喷管进行排除空气，淬火液无明显白色泡沫。 6、高频淬火有效淬硬层深，按热处理工艺卡中检测要求与相关标准进行取样与测量，使其符合技术要求。 7、操作者需根椐工艺的要求，感应器的不同，淬火方法的不同（定点或连续）调整工艺参数，每批零件生产前需试淬火 1-2件。经检测无高频淬火裂纹，硬度与淬硬层深度合格后方能批量生产。 8、生产过程中操作者必须随时观察机床电压波动、工件与感应器相应位置与间隙带来的温度、加热区域、位置的变化。 对喷液管偏移造成的冷却能力变化，必要时应随时进行调整。 9、高频淬火零件应及时回火，一般在淬火后2小时以内进行，对于含碳量≥0.50%的碳钢、合金钢及厚簿悬殊的产品须 在1.5小时内回火。 10、需返工的工件，返修前应是先进行感应正火处理，以防重淬产生裂纹，工件只允许返工一次。 11、生产过程中操作者应对工件进行（前时、中时、末时）不少于三次的硬度检验。 12、当操作过程中出现异常状态时，应立即关闭操作电源，及时报告车间主管,进行调整或安排检修。 13、操作场地应保持清洁、干燥无水，操作踏板上应有干燥的绝缘橡皮，以保证操作者的安全。
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
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
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。
高频淬火和中频淬火的区别 1、高频淬火淬硬层浅（1.5~2mm）、硬度高、工件不易氧化、变形小、淬火质量好、生产效率高，适用于摩擦条件下工作的零件，如一般较小的齿轮、轴类（所用材料为45号钢、40Cr）； 2、中频淬火淬硬层较深（3~5mm），适用于承受扭曲、压力负荷的零件，如曲轴、大齿轮、磨床主轴等（所用材料为45号钢、40Cr、9Mn2V和球墨铸铁）。 感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺 感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和涡流的作用，工件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬火温度，随即喷水冷却，工件表层被淬硬 感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。电流频率愈高，集肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄 因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。常用感应加热种类及应用见表5-3 感应加热速度极快，只需几秒或十几秒。淬火层马氏体组织细小，机械性能好。工件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控
制，质量稳定，操作简单，特别适合大批量生产 常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如45、40Cr、40MnB等。也可用于高碳工具钢或铸铁件，一般零件淬硬层深度约为半径的1／10时，即可得到强度、耐疲劳性和韧性的良好配合。感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作困难 表5-3 感应加热种类及应用范围 感应加热类型常用频率一般淬硬层深度／m m 应用范围 高频感应加热 200～1000kHz 0.5～2.5 中小模数齿轮及中小尺寸的轴类零件 中频感应加热 2500～8000Hz 2～10 较大尺寸的轴和大中模数齿轮 工频感应加热火 50Hz 10～20 较大直径零件穿透加热，大直径 零件如轧辊、火车车轮的表面淬超音频感应加热 30～36kHz 淬硬层能沿工件轮廓分中小模数齿轮 表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)， 或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。
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
感应淬火与火焰淬火的区别 感应淬火的原理 感应加热表面淬火，是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表层快速加热，并快速冷却的热处理工艺 感应加热表面淬火时，将工件放在铜管制成的感应器内，当一定频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和涡流的作用，工件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬火温度，随即喷水冷却，工件表层被淬硬 感应加热时，工件截面上感应电流的分布状态与电流频率有关。电流频率愈高，集肤效应愈强，感应电流集中的表层就愈薄，这样加热层深度与淬硬层深度也就愈薄因此，可通过调节电流频率来获得不同的淬硬层深度。 感应淬火与火焰淬火的区别和优势 表面热处理是通过改变零件表层组织，以获得硬度很高的马氏体，而保留心部韧性和塑性(即表面淬火)，或同时改变表层的化学成分，以获得耐蚀、耐酸、耐碱性,及表面硬度比前者更高(即化学热处理)的方法。 感应淬火：感应加热速度极快，只需几秒或十几秒。淬火层马氏体组织细小，机械性能好。工件表面不易氧化脱碳，变形也小，而且淬硬层深度易控制，质量稳定，操作简单，特别适合大批量生产。常用于中碳钢或中碳低合金钢工件，例如45、40Cr、40Mn B等。也可用于高碳工具钢或铸铁件，一般零件淬硬层深度约为半径的1／10时，即可得到强度、耐疲劳性和韧性的良好配合。感应加热表面淬火不宜用于形状复杂的工件，因感应器制作困难 表1-1 感应加热种类及应用范围 感应加热类型常用频率 一般淬硬层深 度／mm 应用范围 高频200～1000kHz 0.5～2.5 中小模数齿轮及中小尺寸的轴类零件
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。
感应加热的原理是什么？ （1）感应加热的原理感应加热的原理就是遵循电磁感应、集肤效应、热传导三个基本原则。 感应加热用一个模拟的单匝短路次级线圈来说明。以援助体加热的方式为例，工件和感应器的组合可以看做事一台具有多匝初级线圈（感应器线圈）和单匝短路次级线圈（圆柱体工件）的变压器，初级线圈和次级线圈彼此间由较小的空气间隙隔开。通电时在工件内将产生频率相同、方向与感应器中相反的感应电流，即涡流。当电流频率较高时，由于表面效应的作用，使涡流集中在工件表面，产生“集肤效应”。 感应电流密度从加热工件的表面志中心是逐渐降低的，而电流的频率越高，降低的比率也越大。电流密度的这种降低率也取决于被加热材料的电阻率和相对磁导率两个物理量。表示感应电流的分布随透入深度而变化以及控制电流分布的因素，电流密度大约降到表面电流密度值的三分之一处得深度即为“集肤深度”。 工程上规定，从表面到电流为I/e（e=2.718）处得深度为电流透入深度△。 经计算证明：86.5%的热量产生于深度为△的薄层内。 （2）感应加热的四个效应和导磁体的“驱流”作用 ①表面效应：当交变电流流过导体时，电流密度沿着导体截面的分布是不均匀的。 ②邻近效应：高频电流通过两个相邻导体时，若电流方向相反，电流从两导体的内侧流过；若电流方向相同，电流则从两导体的外侧流过。这这种现象称为邻近效应。 ③环流效应：高频电流流过环形导体时吗，最大电流密度分布在环形导体的内侧，这种现象称为环流效应。 ④尖角效应：当感应器与工件之间的间隙相同时，工件的尖角处易集中磁感应线，而使感应电流密度过打，以致在工件的尖角处产生过烧，这种现象称为尖角效应。 ⑤导磁体的“驱流”作用：感应加热表面淬火时，环流消音使高频电流密集在感应器内侧，对工件外表面的加热不利。但对工件内孔加热时，感应器的效率低，为此，往往在感应器上放置导磁体，将电流“驱”向感应器的外侧，因此，导磁体的实质是改变磁感应线方向。 一般高频常用的导磁体为铁氧体。中频常用的导磁体为硅钢片或软铁状的导磁体。 感应加热的优点是什么？ 表面淬火时强化金属材料表面的手段之一，凡能通过淬火进行强化的金属材料，原则上抖可以进行表面淬火。经表面淬火的工件不仅提高了表面硬度、耐磨性，而且与经过适当预先热处理的心部组织相配合，可以获得良好的强韧性、高的疲劳强度。 （1）感应热处理是热处理工艺的发展方向。 ①表面淬火工艺时间短，可以实现数字化精确控制，工艺流程简单，可以完成淬火、回火工序，设备的机械化、自动化程度高，现代化的感应淬火设备已经安排在冷、热加工生产线或自动生产线中，因而有高的生产率等优点。 ②热处理淬火强化效果显著、热处理变形小、减少后续加工余量，达到节能降耗的效果。 （2）感应热处理是最节能的热处理方法由于热处理感应设备的进步，感应热处理的节能效果明显，是最经济、最节能的热处理方法。我国某地区单项热处理工序能耗综合测定结果。 （3）感应加热表面淬火的零件淬火层能形成相当大的残余压应力，其最大值可达 539~784Mpa，实践证明，零件的疲劳强度与其表面压应力值有明显的对应关系，即压应力大，疲劳强度和疲劳寿命提高。现以解放牌汽车半轴为例，经调质处理的半轴表面残余压应力是245~343Mpa,中
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
高频淬火工艺 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. 对工人的操作经验要求比较高。如果经验不足的话，可以对前期几件产品多检验几次硬度，以确定移动速度和冷却水的大小，硬度稳定后的操作就比较简单了。 高频淬火专家认为高频淬火的过程工艺参数是不可能完全不变的，只要能够保证在一定的范围内波动就可以保证淬火的质量。 1、加热的时间通常可以通过机床的PLC程序或者是数控加工程序来控制，没有特殊的影响加热时间的因素变化加热的时间是不能变化的，监控时只要查明设定时间的参数正确即可。 2、加热的功率通常是与很多因素相关联的，也就是说加热的功率有可能根据外界环境的改变而变化，通常情况下这种变化是在可允许的范围内的，而当这种变化超出可允许范围后通常会导致其它的变化，例如目视能够看出加热后工件的颜色变化，加工后工件表面的颜色变化等等，这些是要有经验的老师傅能够看得出来的。现在的淬火机厂家多采用能量监控器来监控功率的变化，并形成曲线来让操作人员目视监控，不过有些能量监控器监控的是电源输出的功率而不是工件得到的能量，这样的能量监控器的作用就要“打折”了，所以最好要操作者对电压、电流、功率、频率等表进行监控，并对能量监控器显示的曲线进行监控。
3、淬火液的冷却也是很重要的一个环节。冬天温度比较低，淬火液的温度通常也比较低，冷却性能好，但是容易出现淬火裂纹。夏天温度高，有可能出现硬度偏低的现象。此外，淬火液的喷淋状态也是很重要的。淬火过程中会产生一定的氧化皮混入淬火液中，长时间生产在淬火液喷淋装置中已形成堵塞现象，这种现象会导致淬火硬度不均、硬度低、过渡区宽、淬火层浅、淬火质量不稳定等一系列的问题。淬火液的各方面控制基本上没有特别的方法，只能由操作者对其各参数进行监控，并定期对喷淋系统进行清洗、保养了。 一. 淬火工件的工艺流程 清洗→回火→校直→去应力处理→喷砂→检验。 二. 淬火前的准备 三. 装炉 四. 加热 具体的工序： 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。 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
高频淬火操作规程 1 开机前的准备 1.1 关闭各控制柜门并检查门碰开关可靠有效；检查控制面板指示灯完好；检查各接地线可靠连接。 1.2 检查冷却水、淬火液管道无破损、泄漏；检查压缩空气管道、气动阀完好，气压0.5MPa —0.8MPa。 1.3 开启冷却水阀门，调节水压：电子管管路水压≥0.16MPa、其它管路水压≥0.1MPa；开启淬火液进液泵开关，调节进液压力≥0.1MPa。 1.4 用调整盘校正感应圈与芯轴的相对位置，调整盘应转动灵活。用百分表检查芯轴转动摆差≤0.3mm，每周检查一次，更换芯轴后也应检查。 2 开机作业及质量控制 2.1 开机顺序，启动配电柜的电源按钮，再启动设备控制面板的灯丝接通按钮，使电子管预热10—15分钟，启动高压接通按钮，再按下启动钮，最后旋动高压调节旋钮调整阳极电压至工艺要求值。在接通高压之前，启动淬火机床PLC电源，将淬火机构空载运行1—3分钟，观察运行状况应正常。 2.2 按作业指导书规定的淬火参数及要求进行淬火作业。 2.3 在淬火作业时，首检：①淬火硬度5件/流转批次，②淬火层深1件/天（如连续作业可以前班完工检作为本班首检）；完工检：①回火硬度5件/流转批次，②断齿强度2件/流转批次，其中取1件作金相。 2.4 不合格品处理，完工检验出现不合格项时，应办理不合格评审报告，由技术人员确定处理办法。 2.5 淬火作业中应观察电流表、电压表、计时器的指示是否正常，随时观测工件加热的均匀性；如有异味、异响、机内冒烟等，应立即关机检查，不能自行处理的应立即报告设备部处理，消除异常后才能继续淬火作业，禁止设备带病工作。 2.6 淬火液的控制，①浓度，春冬季8%—10%、夏秋季5%—8%；②温度20℃—30℃；③PH值8—10。每天检测一次，发现异常及时检测。 2.7 淬火液循环池浮油泡沫及冷却机过滤网每周清理一次，池底及冷却机盘管每年清理一次。 2.8 淬火后的工件应于2小时内及时回火；回火时工件应均匀摆放整齐，在井式炉回火时，最顶端工件高度不得超过插杆的高度；在箱式炉回火时，每摞工件的间距应≥5mm，工件层间距及与箱顶距离应≥50mm。 2.9 在作业全过程中应轻拿轻放工件，避免工件磕碰伤。 3 停机将高压调节旋钮调至零，按下高压断开按钮，再按下灯丝断开按钮，保持冷却水、冷却风扇工作15分钟后，关闭PLC电源及配电柜电源，关闭冷却水。 4 井式回火炉炉盖槽积油每周清理一次，箱式回火炉烟道每半年清理一次，淬火液回液管道每半年疏通一次，高频淬火机床抽风管道每年清理一次，需要时立即清理。 5 作好设备及工作场地的整理、整顿、清扫、清洁。
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。
感应加热频率的选择：根据热处理技术要求及加热深度的要求选择频率，频率越高加热的深度越浅。 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。 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。 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Ø300mm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。 编辑本段感应加热表面淬火的应用 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。 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。 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。 CH-40KW高频机[1]
感应加热表面淬火 感应加热表面淬火是利用电磁感应加热原理，使零件在交变磁场中切割力线，在表面产生感应电流，又根据交流电集肤效应，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，加热时感应电流透入深度不同。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；使用中频时，感应电流透入深度（约5～10mm），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，感应电源透入深度极小，主要用于锯齿、刀刃、薄件的表面淬火；使用工频时，电流透入深度较大（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。 （1）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。 （2）加热过程中，由于加热时间短，零件表面氧化脱碳少，与其他的热处理相比，零件废品率根低。 （3）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，呈现低的缺口敏感性，故冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等有很大的提 高。 （4）感应加热设备紧凑，占地面积小，使用简便（即操作方便）。 （5）生产过程清洁，无高温，劳动条件好。 （6）能进行选择性加热。 （7）感应加热表面淬火的机械零件脆性小，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。
第十一章钢的表面淬火 表面淬火是强化金属材料表面的重要手段之一，它是在不改变工件的化学成分和心部组织的情况下，采用快速加热，使表面一定深度范围内奥氏体化，然后进行冷却淬火，以达到强化工件表面的热处理方法。目前，表面淬火方法主要有感应淬火、火焰淬火、激光淬火、电接触淬火、电子束加热表面淬火以及电解液加热表面淬火等几种。其中，感应淬火应用最广。 本章主要介绍感应加热基本原理、感应加热表面淬火工艺的制订及感应器的制作方法，对火焰加热表面淬火方法及其他表面淬火工艺只做简要介绍。 第一节感应加热表面淬火 一、感应加热表面淬火的特点及分类 感应加热表面淬火是利用电磁感应的原理，使零件表面快速加热而实现表面淬火的方法。根据感应加热电流频率的高低，可分为高频（100～500kHz）、超音频（20～60kHz）中频（1～10kHz）及工频（50Hz）。 感应淬火和普通淬火相比具有下列优点：略 二、感应加热表面淬火常用材料及加工路线 表面淬火零件常用材料为碳含量为0.4～0.5％的中碳钢或中碳合金钢。如果碳含量过高，心部塑性和韧性较低。若碳含量过低，会使表面硬度和耐磨性不足。 感应淬火件的加工路线一般为：略 三、感应加热基本原理 1．电磁感应加热原理略。 2．集肤效应 定义…… 电流频率越高，集肤效应越明显。集肤效应使工件表层感应加热淬火成为可能。 工程上规定从导体表面到电流密度降至36.79%I0处的深度称为电流透入深度，用δ表示。当μ、f减小，ρ增大时，δ将增大。在电流透入深度δ层内，电流所产生的热量占全部电流产生总热量的86.5 %，即δ层之外不能实现有效加热。 电流透入深度：低于失磁点（居里点）的电流透入深度的称为冷态电流透入深度，通常用δ20表示。超过失磁点的电流透入深度称为热态电流透入深度，通常用通常用δ800表示。由于温度从室温提高到居里点时，ρ增大、μ急剧减小，故电流透入深度增大许多倍。 3．感应加热的物理过程 介绍物理过程（略） 引出透热式、传导式加热概念（略） 与传导式加热相比，透入式加热除表层不易过热外，还具有热损失小、效率高，加热迅速等优点。