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高频感应加热表面淬火实验报告

篇一：高频感应加热表面淬火-验证

高频感应加热表面淬火

一、实验目的

1、了解感应加热的原理；

2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频率之间的

关系；3、了解淬硬层深度的测定方法；4、掌握高频感应加

热淬火的方法。

二、实验原理

1.电磁感应

当感应线圈通以交流电时，在感应线圈的内部和周围同

时产生与电流频率相同的交变磁场，将工件置于高频感应线

圈内，受电流交变磁场的作用，在工件内相应地产生感应电

流，这种感应电流在金属工件内自行闭合，称为涡流。其感

应电动势瞬时值为：

110

长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。——李白

d?e??K

d?

式中，K-比例系数；ф-工件上感应电流回路包围面积

上的总磁通；dф/dτ-磁通量变化率；负号表示感应电动势

方向与磁通量变化率方向相反。

工件中感应出来的涡流方向，在每一瞬时和感应线圈中

的电流方向相反。涡流强度If取决于感应电动势(e)及工件

涡流回路的电抗(Z)，而电抗Z由电阻R和感抗(xL)组成，

则涡流强度：

eeIf??

Z

2

R2?xL

2.表面效应

涡流强度If随高频电磁场强度由工件表面向内层逐渐

减小而相应减小的规律称为表面效应或集肤效应。离表面x

处的涡流强度：

x?

Ix?I0?e

式中，I0-表面最大的涡流强度；x-到工件表面的距离；

Δ-与工件材料物理性质有关的系数。

所以，当x=0时，Ix=I0

210

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

当x＞0时，Ix＜I0

1

?0.368(:高频感应加热表面淬火实验报告)I0e

工程规定，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡

流强度的36.8%(即1

I0?)时，由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。e

在感应加热实践中，钢中电流透入深度的计算常常使用

下列简化公式：

20

在20℃时：?20?(mm)

f500

在800℃时：?20?(mm)

f

?

当x=Δ时，Ix?I0?

式中，f-感应线圈交流电频率。

3.淬硬层深度

工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面

分布有关，一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。

还与钢的化学成分、淬火规范、工件尺寸等因素有关；如果

加热层较深，在淬硬层中存在马氏体+贝氏体或马氏体+贝氏

体