感应加热表面淬火.ppt

1 感应加热表面淬火 胡洋表面淬火组织与性能特点 感应加热表面淬火原理 （2）集肤效应 感应加热分类 感应加热淬火技术特点 实验结论 硬化层的深度可以通过调整加热时间来进行控制。 尽管一些样品具有高的表面压应力，但是对于极浅的硬化层却表现出不太高的疲劳强度，主要是由于裂纹产生于硬化层下方的非硬化层区域。 随着硬化层厚度的增加，材料断裂模式从内断裂模式变为了硬化层断裂模式。对于浅硬化层样品，断裂裂纹从材料内部产生，对相对厚的样品，疲劳裂纹从样品硬化层夹杂处产生。 第三章 感应加热淬火展望 * * 第一章 感应加热表面淬火概述 第二章 相关文献阅读 第三章 感应加热表面淬火技术展望 第四章 参考文献 目录 第一章 概述 表面淬火：将钢表面快速加热到Ac3（亚共析钢）或Ac1 （过共析钢）以上，然后使之迅速冷却并转变为马氏体。 表面淬火 火焰加热表面淬火 感应加热表面淬火 激光加热表面淬火 电子束加热表面淬火 电接触加热表面淬火 电解液加热表面淬火 分类 图：表面加热淬火后组织和硬度的分布 钢的成分，淬火前的原始组织及淬火加热时截面的温度梯度有关。 Ⅰ 硬化层 Ⅱ 过渡层 Ⅲ 心部 淬硬层 45钢 T8钢 性能特点 高硬度 耐磨性好 高的疲劳强度 特殊需求零件 （齿轮，轴承等） 表面有限深度具有高硬度，强度和耐磨性。 心部具有足够的塑形和韧性。 表面淬火后的残余应力 热应力：淬火冷却时体积收缩，表面热应力为拉应力。 组织应力：形成马氏体时体积膨胀，在表面形成压应力。 简介：工件在感应线圈中，在高频交流磁场的作用下，产生很大的感应电流（涡流），并因集肤效应而集中分布于工件表面，使受热区迅速加热到钢的相变临界温度Ac3或Acm之上(奥氏体化)，然后在冷却介质中快速冷却，使工件表层获得马氏体。 基本原理： （1）电磁感应 自感电抗 电流透入深度 频率范围 淬硬层深度 应 用 举 例 高频感应加热 中频感应加热 工频感应加热 200~300kHz 1~10kHz 50Hz 0.5~2mm 2~8mm 10~15mm 摩擦条件下工作的零件小齿轮、小轴 承受扭矩、压力载荷的零件，曲轴、大齿轮、 承受扭矩、压力载荷的大型零件 ，如冷轧辊等 热能集中工件表面层，加热速度快； 加热时间短，表面氧化、脱碳轻微； 淬火质量好。得到极细马氏体，表面硬度高，耐磨性好，疲劳强度高； 淬硬层深度易于控制，易实现机械化和自动化。 与普通淬火相比，设备的成本较高。 感应加热时，容易使零件的尖角棱边处过热，即导致所谓“尖角效应”。 对一些形状复杂的零件，感应加热淬火难以保证所有的淬火面都能够获得均匀的表面淬硬层。 优点 局限性 感应加热淬火工艺 技术条件：工件材料，表面硬度，淬硬层深度，硬化区分布，形变量，表面裂纹，和金相组织等。 材质及预先热处理 设备（频率和功率） 加热速度温度和方式 感应器设计 确定冷却方式和冷却介质 确定回火工艺 中碳，高碳，合金钢，调质预处理。 硬化层深度，零件尺寸等。硬化层深度为电流透入深度一半左右时，频率最佳。 与钢成分原始组织有关；同时加热；连续加热。 （结构和电参数）形状与被加热零件外形相适应。 根据钢材，零件形状与尺寸，加热方法等综合考虑决定。水，聚乙烯醇水溶液，油，乳化液等。 低温回火，降低残余应力和脆性。 第二章 文献阅读 超快速感应加热淬火钢的疲劳强度和断裂机制研究 主要研究的是浅硬化层的疲劳强度以及其疲劳断裂机制。 A：0.13s 0.7mm B：0.30s 1.2mm C： 0.37s 1.5mm D：0.67s 1.8mm E：1.5s 硬化层受加热时间的影响，同时硬化层也影响着残余压应力的分布。 图：旋转弯曲疲劳测试结果 表面压应力一般能提高材料的抗疲劳性能，A，B样品的的残余压应力在1000Mpa左右，他们的抗疲劳性能相对于原样品却没有提高多少！ 疲劳强度随着硬化层的深度增加而增加。 图：样品D（硬化层2.2mm）断裂表面的特征。 图：样品B（硬化层1.2mm）断裂表面的特征。 内断裂模式 硬化层断裂模式 图：随着硬化深度的增加，断裂模式转变示意图 表面感应加热是一种最经济也最节能的热处理工艺。感应加热技术在零件表面改性方面取得了广泛的应用，而且其在理论与应用方面的发展也很迅速。当前在基础研究方面最活跃的领域是应用计算机模拟感应加热温度场，磁场的变化。今后，如果能够将感应加热的热效应和温度场，磁场等随时间变化，并结合表面加热相变，冷却相变，残余应力分布，零件变形与性能预测等用软件结合起来，必然会推动感应表面技术向一个新的层次发展。 *