感应加热表面淬火的原理“临近效应”表现为，两个相邻载有高频电流的导体由于磁场相互影响，磁力线将重新分布，当两个导体内电流方向相同时，电流从外侧通过；当电流相反时，电流从内侧通过。“环状效应”使之高频电流通过环状或螺旋状导体时，最大电流密度分布在环状导体内侧，外侧实际没有电流。这种效应对加热圆形工件外表面是有利的，而对于圆形工件内表面加热则是不利的，磁力线大部分损失，即漏磁很大，为解决这一问题，一般采用加装导磁体来改变磁力线，使其从内侧移向外侧，如图6-6所示。第23页，共73页，星期日，2025年，2月5日感应加热表面淬火的特点（1）加热速度范围宽，可在3～1000℃/s，加热时间短，一般几秒至几十秒就可以完成，晶粒更细。奥氏体晶粒最高可达14～15级，因为晶粒细小，淬火后可以获得隐晶马氏体，硬度很高。比一般淬火硬度高出2~4HRC，因此耐磨性较高。（2）工艺参数容易调节和控制。比如通过调整输出功率、频率和加热时间来准确地控制淬火层深度、硬度。对于同一批工件来说，一旦工艺参数确定，则可以稳定下来，不必再进行调整。因而工效很高，可以实现机械化作业，特别适合大批量生产。（3）因为加热速度快，表面氧化脱碳少，表面质量高。同时感应加热是局部和薄层加热，因此工件几乎不变形。很多情况下都作为最终加工工序。（4）感应加热淬火需要很大的设备投入，需要专门的中频或高频电源装置。需要针对特定的工件制作特定的感应圈，所以单件小批量生产时生产成本高。对大型工件淬火，它无法完成，因此灵活性相对较差。第24页，共73页，星期日，2025年，2月5日感应加热表面淬火的工艺流程和技术要点感应加热表面淬火的工艺流程如图，在工艺制定中要充分考虑诸多影响因素。概括起来主要有：1．前期的预先处理表面淬火适合中高碳钢和铸铁，因为这些材料的碳质量分数决定了其可以通过快速淬火得到中高碳马氏体，强度和硬度会明显提高。而低碳钢则不会收到这样的效果。中高碳钢经过调质处理后，心部可以获得强度和韧性的最佳性能配合，也就是综合机械性能好，使用中与表面淬硬层形成配合。第25页，共73页，星期日，2025年，2月5日感应加热表面淬火的工艺流程和技术要点2．表面硬度的选择零件的硬度应根据零件的使用性能确定。①用于摩擦部分，如曲轴轴颈、凸轮表面，硬度越高，耐磨性越好，曲轴颈常用HRC55～62，凸轮轴常用HRC56～64。②用于压碎、扭转及剪切部分的零件，硬度应高一些，如锻锤锤头表面、汽车半轴、钢板弹簧等，常用HRC50～64。③承受冲击载荷的零件，如齿轮、花键轴，既要求表面硬度，也要求足够的韧性，因此硬度应适当降低，常采用HRC40～48。④对于灰铁件，硬度可达HRC38或更高；球铁硬度在HRC45～55。感应淬火后钢表面的硬度主要取决于碳质量分数。当wc=0.15%~0.75%时，淬火硬度可由下式计算HRC＝20＋60(2wc－1.3（wc）2)式中wc为钢的含碳量HRC为马氏体淬硬层硬度的平均值。第26页，共73页，星期日，2025年，2月5日感应加热表面淬火的工艺流程和技术要点表6-2为几种常用钢感应淬火后平均硬度值。3．硬化层深度选择硬化层深度也需要根据工件的工作条件选择，表6-3为零件失效原因和工件条件对硬化层的要求。第27页，共73页，星期日，2025年，2月5日感应加热表面淬火的工艺流程和技术要点4．加热温度的确定加热温度要针对不同的材料和表面硬度的要求确定，碳钢和合金钢的加热温度是不同的，合金成分不同，加热的温度也会明显不同。而且，因为感应加热速度比空气加热和火焰加热都快，会明显提高钢的AC3和AC1点，一般会高出几十至上百度，所以要认真分析各种钢的加热温度。5．设备输出频率的确定感应电源的输出频率主要有高频(100～500KHz)、超音频(20～100KHz)、中频(0.5～10KHz)、和工频(50Hz)。频率是根据零件的尺寸和硬化层深度确定的。（1）电流透入深度、热透入深度与硬化层的关系。感应淬火主要依靠感生电流直接加热，可以近似认为热透入深度与电流透入深度相等，即由式子可以得出不同频段的透热层深度，如表6-4为电流频率与热透入深度的关系。第28页，共73页，星期日，2025年，2月5日感应加热表面淬火的工艺流程和技术要点感应淬火时为提高生产效率，获得更高的表面硬度，要求热透入深度大于硬化层厚度，即全部采用电流直接加热，而不是依靠传导式加热。为获得较大的残余压应力，一般要求过渡层厚度不超过硬化层深度的1/4，这时选取透热层深度为硬化层深度的2倍，即式中,δ为硬化层深度。（2）不同形状零件的最佳频率将式（6-2）代入（6-1）可以得