高頻感應(yīng)加熱表面淬火課件

熱處理工藝及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)二

高頻感應(yīng)加熱表面淬火一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解感應(yīng)加熱的原理；2、了解電流透入深度與材料電阻率及電流頻率之間的關(guān)系；3、了解淬硬層深度的測(cè)定方法；4、掌握高頻感應(yīng)加熱淬火的方法高頻感應(yīng)加熱表面淬火零件使用性能要求：高的表面硬度（HRC50～58）、強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，較好的心部塑性和韌性。采用熱處理工藝：表面淬火

加熱感應(yīng)圈進(jìn)水出水淬火噴水套進(jìn)水進(jìn)水電流密度加熱淬火層軋輥鋼的表面淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火快速靈活的感應(yīng)加熱表面淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火高頻淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火火焰加熱表面淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火激光加熱表面淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火二、實(shí)驗(yàn)原理1、感應(yīng)加熱基本原理感應(yīng)線圈通交流電→交變磁場(chǎng)→表面感應(yīng)電勢(shì)瞬時(shí)：感生渦流強(qiáng)度：Z：渦流回路電抗，R：電阻，XL：感抗∵Z很小，∴（渦流）能達(dá)到很大。渦流熱效應(yīng)

Q總=Q+Q′，將零件表層加熱，（Q′磁滯熱效應(yīng)，比渦流熱效應(yīng)小的多）進(jìn)水出水淬火噴水套進(jìn)水電流密度高頻感應(yīng)加熱表面淬火渦流強(qiáng)度隨高頻電磁場(chǎng)強(qiáng)度由零件表面向內(nèi)層逐漸減小而相應(yīng)減小的規(guī)律，稱為表面效應(yīng)。交流電頻率越高，渦流層越淺—集膚效應(yīng)。離表面x處的渦流強(qiáng)度：

式中，I0-表面最大的渦流強(qiáng)度；x-到工件表面的距離；Δ-與工件材料物理性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。當(dāng)x=0時(shí)，Ix=I0當(dāng)x＞0時(shí)，Ix＜I0當(dāng)x=Δ時(shí)，工程規(guī)定，當(dāng)渦流強(qiáng)度從表面向內(nèi)層降低到表面最大渦流強(qiáng)度的36.8%(即)時(shí)，由該處到表面的距離Δ稱為電流透入深度。2、表面效應(yīng)（集膚效應(yīng)）高頻感應(yīng)加熱表面淬火在感應(yīng)加熱實(shí)踐中，鋼中電流透入深度的計(jì)算常常使用下列簡(jiǎn)化公式：在：C鋼：感應(yīng)加熱透入深度（近似公式）：

80020℃時(shí)f為電源頻率（HZ）高頻感應(yīng)加熱表面淬火3.淬硬層深度工件經(jīng)感應(yīng)加熱淬火后的金相組織與加熱溫度沿截面分布有關(guān)，一般可分為淬硬層、過渡層及心部組織三部分。與鋼的化學(xué)成分、淬火規(guī)范、工件尺寸等因素有關(guān)；如果加熱層較深，在淬硬層中存在馬氏體+貝氏體或馬氏體+貝氏體+屈氏體+少量鐵素體混合組織。奧氏體化不均勻，淬火后還可以觀察到高碳馬氏體和低碳馬氏體混合組織。工件經(jīng)感應(yīng)淬火后可以用金相法、硬度法或酸蝕發(fā)測(cè)定或標(biāo)定硬化層深度。金相法測(cè)定硬化層深度——由表面測(cè)至50%馬氏體區(qū)的深度。硬度法測(cè)定硬化層深度——按半馬氏體區(qū)硬度為準(zhǔn)。高頻感應(yīng)加熱表面淬火●感應(yīng)加熱的頻率選擇及應(yīng)用高頻感應(yīng)加熱表面淬火特點(diǎn)：(1)加熱速度快、時(shí)間短，表面淬火可得極細(xì)的馬氏體。(2)工件表面存在殘余壓應(yīng)力，可提高疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度顯著↑→使用壽命↑如：40Cr鋼，φ20mm光滑試樣，σ-1值：調(diào)質(zhì)：450-480，調(diào)質(zhì)+表淬：630Mpa，40MnB鋼制造汽車半軸，調(diào)質(zhì)改調(diào)質(zhì)+表淬，壽命↑20倍σ-1Nσ(3)工件不易氧化、脫碳，變形小。(4)易于自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。(5)設(shè)備昂貴(6)不適合形狀復(fù)雜的工件。高頻感應(yīng)加熱表面淬火操作:高溫火焰加熱工件表面，隨后水冷淬火。特點(diǎn):（1）方法簡(jiǎn)單、不需貴重設(shè)備。（2）工件大小不受限制（3）加熱溫度不易控制，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。

火焰加熱表面淬火示意圖工件噴水管燒嘴淬硬層噴水管、燒嘴移動(dòng)方向火焰加熱表面淬火高頻感應(yīng)加熱表面淬火三、實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)設(shè)備高頻感應(yīng)加熱設(shè)備10KW一臺(tái)；淬火機(jī)床一臺(tái)；硬度計(jì)2臺(tái)；金相顯微鏡5臺(tái)；ф8×100mm,45號(hào)鋼，T12鋼各5根。高頻感應(yīng)加熱表面淬火四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、高頻感應(yīng)加熱淬火測(cè)定45號(hào)鋼和T12鋼工件表面硬度；2、測(cè)定45號(hào)鋼和T12鋼的硬化層深度。高頻感應(yīng)加熱表面淬火五、實(shí)驗(yàn)步驟全班分成10組，每組一個(gè)試樣，通過加熱時(shí)改變各種參數(shù)來(lái)改變硬化層深度以及加熱溫度高低對(duì)淬硬層組織的影響，經(jīng)淬火后測(cè)表面硬度及硬化組織，并做出硬度分布曲線接通高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源，接通冷卻水，按規(guī)定進(jìn)行不同的參數(shù)選擇；將工件放入不同的感應(yīng)器中加熱(加熱溫度由加熱時(shí)間進(jìn)行控制)，加熱完畢后噴水冷卻；將高頻感應(yīng)加熱淬火后的工件用砂紙打磨光亮，測(cè)定工件不同參數(shù)條件下的表面硬度值和距表面不同深度ΔL(六等份)對(duì)應(yīng)的硬度值填入表2-1；用金相顯微鏡觀察不同淬火條件下的金相組織并測(cè)定工件不同參數(shù)條件下的硬化層深度；做出45號(hào)鋼和T12鋼工件的硬度分布曲線。高頻感應(yīng)加熱表面淬火鋼種冷卻方式加熱時(shí)間(溫度)(秒)(秒)(秒)表面硬度(HRC)(ΔL)硬度(HRC)硬化層深度(mm)表面硬度(HRC)(ΔL)硬度(HRC)硬化層深度(mm)表面硬度(HRC)(ΔL)硬度(HRC)硬化層深度(mm)45鋼水冷ΔL=1硬度法金相法ΔL=6ΔL=1硬度法金相法ΔL=1硬度法金相法ΔL=2ΔL=2ΔL=2ΔL=3ΔL=3ΔL=3ΔL=4ΔL=4ΔL=4ΔL=5ΔL=5ΔL=6ΔL=6T12鋼水冷ΔL=1ΔL=1ΔL=1ΔL=2ΔL=2ΔL=2ΔL=3ΔL=3ΔL=3ΔL=4ΔL=4ΔL=4ΔL=5ΔL=5ΔL=5ΔL=6ΔL=6ΔL=6高頻感應(yīng)加熱表面淬火六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)取放試件時(shí)注意不要碰傷感應(yīng)器；控制加熱時(shí)間(溫度)不能過長(zhǎng)，試件淬火時(shí)，動(dòng)作要迅速，以免試件表面過熱，影響淬火質(zhì)量；淬火或回火后的試樣均要用砂紙打磨表面，去掉氧化皮后再測(cè)定硬度值；硬度測(cè)量一般取3點(diǎn)以上的平均值作為該點(diǎn)硬度值。高頻感應(yīng)加熱表面淬火