节能省时：感应加热淬火工艺

表面淬火技术及其应用
表面淬火技术是一种通过对工件表面进行加热、快速冷却的方式，来改变工件表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能的热处理工艺。

以下是表面淬火技术及其应用的一些介绍：
1.感应加热表面淬火技术：感应加热是通过电磁感应来加热工件
表面的一种方式，适用于各种形状的工件，如轴、齿轮、带轮
等。

该技术可提高工件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，同时
保持心部材料的韧性。

2.火焰加热表面淬火技术：火焰加热是通过氧气和乙炔等可燃气
体燃烧后对工件表面进行加热的一种方式，适用于大型工件和
批量生产的工件，如齿轮、轴等。

该技术可提高工件表面的硬
度、耐磨性和耐腐蚀性。

3.电接触加热表面淬火技术：电接触加热是通过电极与工件表面
接触，通过电流加热工件表面的一种方式，适用于小型工件，
如轴、齿轮等。

该技术可提高工件表面的硬度、耐磨性和耐腐
蚀性。

4.电解液加热表面淬火技术：电解液加热是通过将工件作为阴极
插入电解液中，利用电解反应来加热工件表面的一种方式，适
用于小型工件，如轴、齿轮等。

该技术可提高工件表面的硬度、
耐磨性和耐腐蚀性。

表面淬火技术的应用广泛，可应用于汽车、航空航天、机械制造等领域中的各种工件，如轴、齿轮、曲轴、连杆等。

通过表面淬火处理，可以提高工件的使用寿命和可靠性，降低维修成本，提高生产效率。

高频淬火工艺技术高频淬火是一种常用的金属热处理工艺技术，广泛应用于钢材的淬火处理过程中。

高频淬火工艺技术通过将工件加热到一定温度，然后迅速冷却，以达到改善材料的硬度和强度的目的。

首先，高频淬火工艺技术的核心是高频感应加热。

高频感应加热指的是利用高频交变电流在金属内部产生涡流，并通过电阻产生局部加热的过程。

通过调节电压、电流和频率等参数，可以精确控制工件的加热温度和加热速率，从而满足不同材料和工艺要求。

其次，高频淬火工艺技术具有加热均匀、加热效果好的特点。

由于高频感应加热的原理，工件内部和外部的温度能够实现较为均匀的分布，从而避免了热处理过程中的温度梯度过大和变形问题。

与其他传统的热处理方法相比，高频淬火工艺能够有效提高工件的淬透性和表面硬度，延长使用寿命。

此外，高频淬火工艺技术还具有生产效率高、节能环保的优点。

高频感应加热过程中，能量转换率高，加热效率高，减少了热量的损失，从而提高了生产效率。

另外，高频淬火工艺不需要预热燃料，减少了二氧化碳和二氧化硫等有害气体的排放，符合现代工业可持续发展的要求。

值得一提的是，高频淬火工艺技术也需要注意一些关键点。

首先，需要根据具体材料和工艺要求选择合适的高频感应加热设备，确保加热温度和加热速率的精准控制。

其次，要注意控制冷却速度，避免过快或过慢导致质量问题。

最后，要根据工件的几何形状和尺寸进行适当的调整和优化，以确保整个加热和冷却过程的均匀性和稳定性。

综上所述，高频淬火工艺技术是一种高效、精确的热处理方法，具有许多优点，如加热均匀、加热效果好、生产效率高、节能环保等。

在今后的工业生产中，高频淬火工艺技术将继续发挥重要作用，推动金属材料的进一步发展和应用。

渗碳淬火+感应淬火工艺案例1.概述十字轴是十字形万向接轴的重要零部件（见图1），其材料常选用15CrNi4MoA 钢，最终热处理工艺为渗碳淬火，因材料Ni含量（质量分数）高达4%～4.5%，Ni和Fe能无限固溶，扩大奥氏体区，是形成和稳定奥氏体的主要合金元素，会降低马氏体转变结束温度Mf点至室温以下，淬火后还会保留相当数量的残留奥氏体，加之渗碳后，渗碳层奥氏体碳浓度很高，达到0.7%～0.9%，碳含量高也会使残留奥氏体量增加。

因此，其淬火后组织中有大量残留奥氏体（见图2），奥氏体是一种硬度很低的相，会导致硬度降低，使十字轴渗碳淬火后硬度只能达到55HRC左右。

十字轴的轴颈直接与轴承滚子装配使用，而轴承滚子的硬度通常都在60HRC以上，由于十字轴硬度偏低，常导致十字轴被高硬度的轴承滚子快速磨损，发生表面剥落失效。

图1 十字轴结构图2 15CrNi4MoA钢残留奥氏体为提高十字轴的渗碳淬火硬度，常用方法是在渗碳淬火后增加一道深冷处理工序，使残留奥氏体继续转变成马氏体，减少残留奥氏体量，增加马氏体量，从而提高硬度。

但深冷处理成本较高，深冷时间较长，因此本文从另一个方向进行探索研究，将渗碳淬火后的十字轴进行感应淬火，分析渗碳淬火加感应淬火工艺对硬度、金相组织、淬硬层硬度梯度的影响，并讨论该工艺的应用方向，为该类零件的热处理工艺提供另一种参考方法。

2. 试验材料及方法试验选用十字轴材料为15CrNi4MoA钢，其化学成分如表1所示。

生产工艺流程：锻造→正火、回火→粗车→探伤→半精车→渗碳→淬火、回火→感应淬火→精车。

十字轴渗碳淬火工艺如图3所示。

表1 试验15CrNi4MoA钢化学成分（质量分数）（%）图3 十字轴渗碳淬火工艺十字轴经渗碳淬火后，在其中一个轴颈上进行感应淬火，采用套圈连续加热的方式进行，由于十字轴渗碳淬火加低温回火后，其表面组织为高碳回火马氏体，组织应力较大，在这种状态下进行二次淬火，容易出现淬火裂纹，为了解决此问题，感应淬火采用自冷的方式进行冷却。

常用的感应加热回火方法有哪些
在现代感应加热装置中，感应回火应用日趋扩大。

其优点是可以在生产线上生产，缩短生产周期，并且弥补了自回火未能解决的一些困难点。

感应加热回火常见的两种方式：
1、利用原来淬火加热用电源
在原感应器装备下，用降低功率的办法来进行感应回火。

这种方法的优点是一次装卸完成了淬火与回火工序；但应为占用了淬火工位，所以降低了淬火生产率。

这种工艺主要是应用于摩托车曲柄等这些小零件上。

半轴扫描淬火后，也曾使用同感应器用淬火工艺中频电压的1/5-1/6进行扫描感应回火。

其缺点是在回火低温条件下，采用原来淬火加热的电源，其电流频率必然是高于正常频率，因此，淬硬层的回火完全靠热传导，其热效率较低。

2、采用合适的较低频率的另一套电源与感应器进行回火
现在比较广泛的应用这种方法。

因为感应淬火件的回火温度都是低于居里点，而绝大部分低于300℃，此时，在低温下的电流透入深度，常是800℃下电流透入深度的1/4-1/10.因此，回火工件选用的电流频率要比淬火加热时的电流频率底许多。

回火感应器一般采用多匝，有效圈与工件的间隙加大，而且回火部分的面积常比淬火区域大。

半轴采用扫描工艺时，其回火亦采用感应回火。

此时采用另一种较低频率的电源，用多匝感应器，进行一次
加热回火。

回火机，主要应用于各类轴类、盘类、销类、齿轮类等零件的感应淬火回火。

采用数控系统及变频调速系统实现感应器定位、扫描，并通过PLC与电源联机，实现全自动化操作。

方便，节能，环保，是您选择的最佳产品。

扭力轴花键感应淬火与渗碳淬火的工艺实践分析感应淬火与渗碳淬火同属表面硬化工艺，早在50年代，兵器部541工厂研究院坦克扭力轴即指出“感应淬火的成本为渗碳淬火的1/3，其后又提出：高频电流淬火工艺具有加热时间短、零件氧化皮少、变形小、工作环境洁净、可以在线生产等一系列优点。

”然而，时至今日，渗碳淬火工艺在中小模数齿轮等领域，仍广泛应用于生产。

其原由是渗碳零件表面碳浓度高，耐磨性更优、工夹具简单和中、小零件批量装炉方便等多种因素。

感应淬火需要专用的感应器，工装、管理费用等相对高些，一汽研究所下属公司曾对连杆大头内孔渗碳与感应淬火的单件总成本作精细的对比，渗碳件材料加39道工序的加工费为14.73分，而感应淬火件28道工序相对费用为12.73分。

单件成本相差2分。

感应淬火对复杂形状的工件仿轮廓淬火具有难度，小内孔、不通孔的底面、卡盘爪的阶梯面、活塞的沟槽、曲面件等部位，不如渗碳工艺简便，因此，在选择表面硬化工艺时，应从工装、材料、工序数、产品寿命等作具体分析再确定，不能仅从节能一点来选取。

渗碳与感应淬火在工艺与装备研发上，近年来均有很大的进展。

感应淬火工艺具有优势的项目可列举如下：1.深层渗碳方面齿轮的渗碳层深与其模数有关，常选用的层深为（0.15～0.20）m。

对中、小模数齿轮，此值在0.2～1.0mm，一般渗碳工艺即可达到，但对大模数齿轮，如m=80的齿轮（见图1）和m=63齿条等，其层深要求常≥4mm，如采用渗碳，则必须深层渗碳，仅渗碳周期即不低于100h，更不论齿条长度几十米对设备装炉的要求了，而感应淬火是单齿扫描淬火，从电源容量与升降机构方面考虑，要简单得多。

国外另一实例是冶金设备的内孔，用感应淬火代深层渗碳。

2.畸变小方面渗碳齿轮由于是整体加热，时间长、温度高，所以淬火后畸变大，有些齿轮则需压模淬火才解决问题，因此，它的周期长、耗电大、成本高，感应淬火相对有利，国内已有企业成功地将渗碳内齿圈改为感应淬火用于生产的实例。

使用感应加热设备对工件进行淬火的技术要求从工件（零件）加工的整体行业来讲，大部分厂家都会对工件进行淬火处理，主要目的是进一步提升工件的质量，从而确保工件能够有更长的使用周期。

随着技术革新和发展，这一技术已经在我国被广泛应用。

下面我们就需要了解下使用比亚特自动化感应加热设备时需要注意的技术要求。

一、针对工件的表面硬度不同种类、不同性能要求的零件其表面硬度推荐数据如下硬度值HRC 适用的性能范围58-63 高耐磨性的工件52-63 较高耐磨性和较高强度的零件48-58 适用于花键轴、齿轮和具有一定的耐磨性和强度的零件45-55 适用于着重提高强度并有一定耐磨性的零件42-52 适用于耐冲击且具有一定强度和耐磨性的零件渗碳淬火后的零件，要求局部（如螺纹）回火时，回火后的硬度一般要求小于45HRC二、硬化区一般是按照零件图纸要求三、工件硬化深度可根据如下数据：0.5-1.5mm、1.0-2.5 mm 、1.5-3.0 mm、2.0-4.0 mm、3.0-5.0 mm 及4.0-7.0 mm四、金相组织以部颁金相标准为准。

硬度下限值得要求大于或等于55HRC时，其淬火组织3-7级合格。

硬度下限值得要求低于55HRC时，当硬度符合要求的前提下，淬火组织3-9级合格。

通过长期的实验，我们都会了解到比亚特自动化感应加热表面淬火设备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。

虽然，感应加热淬火工艺是符合大部分工件加工厂家的需求。

但是在实际应用过程中，还是有一定的缺陷，一方面是在操作方面，要有严格的淬火时间限制及温度把握，另一方面是比亚特感应加热设备的选择是否符合厂家的需求。

例如：感应加热淬火裂纹、变形（内孔胀缩和齿形变化）、硬度不足或软垫硬度缺陷等等（1.工件局部过热，则会导致淬火开裂。

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。

感应加热淬火设备作业指导书1目的为贯彻公司职业健康安全方针、环境方针，有效的进行安全生产并控制污染物的产生和排放，保护环境，特制定本作业指导书。

2适用范围本指导书适用于热处理厂工频、中频、高频感应加热设备及淬火机床的操作。

3总则3.1操作者必须熟悉感应加热设备的性能，掌握本指导书的全部内容经过专门培训I、经过考试合格取得上岗证后，才能操作设备。

3.2经过医生检查，确定无防碍工作疾病后才能工作。

3.3在进行高频作业时要防止电磁辐射对人体的危害，经常榴醐躁置是否完备可靠。

3.4在进行中频作业时，关闭中频电机房，降低噪音对人体危害。

3.5工件表面油冷、淬火时造成油烟，要打开风机排出厂房外。

3.6清理检修和润滑设备时，要防止废油溅入下水管道中，造成环境污染。

3.7工作时按规定穿戴劳动用品。

4操作规程4.1 工频淬火机床操作规程4.1.1开动设备前，必须检查各手柄位置是否正确，操纵是否灵活，安全限位开关是否可靠，两台回水泵施工正常。

4.1.2按润滑图表规定对机床进行润滑。

机床变速箱要求每季度更换40工机械油一次，其它润滑点在每次开动设备前或设备运行中手动注40.机械油，保持所有馨≡≡⅛lWo4.1.3装卡工件后，应使抱滚夹紧工件表面，不允许工件有较大的晃动。

发现手柄失灵或不能移动所需位置时，应先检查（或通知机修部门检查），不得用脚或其它的物件强力搬动。

4.1.4严禁在上、下活动托盘上堆放任何物品。

4.1.5设备在运行时，操作者不得离开工作岗位，应经常注意各部位有无异音、异味、发热和振动现象，发现故障应立即停止操作，及时排除，自己不能排除的，应通知维修工人处理。

4. 1.6感应器中必须在有工件时，才能通电。

4.7.7必须遵守安全用电规则，通知电工进行停送电工作。

送电时，先合上变压器隔离开关，然后再合上高压油开关，在投入适当的电容器，进行工作。

停止作业时先停油开关，再断开隔离开关，再断开电容器。

4.7.8作业完毕后，要清扫设备，保持清洁。

感应淬火与火焰淬火的区别及优势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中频1～10kHz 2～10 较大尺寸的轴和大中模数齿轮超音频30～36kHz 淬硬层能沿工件轮廓分中小模数齿轮工频50Hz 10～20 较大直径零件穿透加热，大直径零件如轧辊、火车车轮的表面淬感应淬火的优点1表层硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有较低的脆性：2疲劳强度，冲击韧性都有所提高，一般工件可提高20-30%：3变形小：4淬火层深度易于控制：5淬火时不易氧化和脱碳：6可采用较便宜的低淬透性钢：7操作易于实现机械化和自动化,生产率高8电流频率愈高，淬透层愈薄。