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1、第四章 表面淬火 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 什么是表面淬火 表面淬火有何特点 表面淬火主要解决哪些问题 表面心部不同性能要求，高效率生产 不改变表面化学成分，只改变表面组织 将工件快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层获得淬火组织的热处理方法。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 工艺要点： 用快速加热法，使零件表面层很快地达到淬火温 度（ A化），在热量传至内部之前，立即冷却使表 面层淬硬。 材料： 中碳钢及中碳合金钢，如 40、 45、 40Cr。 感应加热 分类（加热方法） 激光加热
2、火焰加热 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT （一）感应加热表面淬火 1、感应加热原理 * 感应电流 - 涡流 * 集肤效应 * 电流透入深度 ()与电流频率 ( f )的关系 : 利用电磁感应原理 集肤效应示意图 感应加热表面淬火示意图 零件处于交变磁场（感应线圈产生）中产生感应电流（涡流），从而产生热量（零件阻抗通电流产生的热量）使零件被加热，随后冷却淬火。 f 50 30 0返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT f 50 30 0 工件电阻率 工件的相对导磁率 f 电流频率 可见： 1） f愈高， 越小
3、，淬硬层深度越浅。 2） 愈大， 愈小， 越大。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 2、分类（按电源频率） 工频： 50Hz，功率密度 0.1 100W/cm2； 中频： 10kHz，功率密度 5 W/cm2； 高频、超高频： 20 1000kHz，功率密度 2 10 W/cm2； 一般地 ：淬火硬化层厚度随感应加热器频率 而 ； 但感应电流随感应加热器频率 而 ，即表面加热热效率高（易过热）。 应根据工件尺寸和要求的淬硬层深度选择合理的电流频率。 = 10 15mm 2mm = 0.5 2mm 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工
4、艺 , SMSE,CUMT 3、高频感应加热表面淬火后的组织和性能 快速加热时钢的相变特点 1）临界温度升高，转变在较宽的温度范围内完成 2）奥氏体晶粒较细 3）奥氏体成分不均匀 高频感应淬火后的组织 M M+F 原始组织 高频感应淬火后的性能 硬度比普通淬火高 2 3HRC 疲劳强度提高 强度提高 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 4、感应加热淬火主要工艺因素 预处理： 表面淬火前，须对零件进行正火或调质处理，以保证零件心部具有良好的综合性能。 硬化层深度的确定： 抗磨损： 1 6.5mm 抗疲劳： 2 12mm 感应加热淬火温度 由于感应加热速
5、度快，但组织转变又具有热滞后，为使组织转变充分，所以感应加热温度应比常规加热温度提高 30 50 。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 感应器（感应线圈） 感应器一般为中空、内通冷却介质的纯铜管制造而成。 后处理： 表面淬火后，一般要对零件进行低温（ 160 200 ）回火处理，以降低淬火应力和脆性。 冷却： 水，油，有机溶液 喷射冷却，浸淬 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 5、工艺特点 加热速度快，热效率高达 60%以上，生产率高； 产品质量高，工件变形小，不易氧化及脱碳； 易实现批量产品的机械化和
6、自动化，清洁无污染。 设备投资大 ,不适于复杂形状零件和小批量生产。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 6、感应加热淬火举例 45钢曲轴的热处理工艺。 调质处理：淬火加高温回火 淬火加热温度 810 830 ，回火加热温度 560 ， 获得回火索氏体组织 感应加热淬火： 淬火加热温度 830 870 ，喷水冷却 Ac3 Ac1 T/ HRC 至表面距离 淬硬层深度 M+F M S回 50 M点 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT （二）火焰加热表面淬火 使用火焰燃烧器和冷却喷头实现对金属零件进行表面加热淬
7、火的热处理工艺过程。 燃烧气体： 煤气、甲烷气、丙烷气、乙炔气、氢气等； 冷却介质： 水、油、合成水溶液等。 火焰表面淬火.swf返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 工艺特点： 简单灵活 加热速度慢，冷却速度也慢。在工件内部储存较多的热量，硬化层较深，不易淬裂，淬火硬度不高。 适用于中碳钢（调质钢、工具钢、模具钢等）和铸铁零件表面淬火； 适用于大型零件，不适用于薄壁零件。 加热温度不易控制、工件表面易过热、 淬火质量不够稳定。 返 回 下一页 上一页 本章首页 金属热处理原理及工艺 , SMSE,CUMT 习题 1、简述感应加热表面淬火的基本原理及其优点。 2、高频感应加热时钢的相变有何特点？ 3、 45钢曲轴，调质后进行表面淬火，处理后从表面到心部的组织如何变化？
