感應加熱表面淬火處理在保證工件基體具有優良的強度、塑性、韌性的同時，提高了工件的表面硬度、耐磨性和抗疲勞性能。感應加熱表面淬火在馬氏(shi)體不銹鋼制零件中的應用越來越廣泛。
2Cr13、3Cr13、0Cr13Ni4Mo、0Cr17Ni4Cu4Nb等馬氏體不銹鋼和馬氏體沉(chen)淀硬化(hua)不銹鋼均可采用感應加熱表面淬火。
一、感(gan)應(ying)加熱原理
當感(gan)(gan)應(ying)圈中通(tong)過(guo)交變電(dian)(dian)流時，在其周圍和(he)內(nei)部（如感(gan)(gan)應(ying)圈中的(de)(de)工(gong)(gong)件）就產生與電(dian)(dian)流變化(hua)頻率(lv)相(xiang)同的(de)(de)交變磁(ci)場，這個(ge)磁(ci)場又使工(gong)(gong)件內(nei)部產生電(dian)(dian)場即(ji)感(gan)(gan)應(ying)電(dian)(dian)動勢，由于(yu)金屬是導體，這個(ge)電(dian)(dian)動勢又會在工(gong)(gong)件內(nei)部產生電(dian)(dian)流。這種電(dian)(dian)流的(de)(de)電(dian)(dian)路在工(gong)(gong)件內(nei)部是閉合的(de)(de)，又稱之(zhi)為(wei)渦流。渦流使工(gong)(gong)件產生大量的(de)(de)熱。對鋼(gang)鐵材料(liao)(liao)（鐵磁(ci)材料(liao)(liao)）來說(shuo)，除渦流的(de)(de)熱效應(ying)外，還存在“磁(ci)滯現象”引起的(de)(de)熱效應(ying)。
渦流(liu)(liu)有其(qi)特點，如表面(mian)效應(ying)（集膚效應(ying)）使渦流(liu)(liu)會集中在表面(mian)一(yi)(yi)定(ding)深(shen)度，叫渦流(liu)(liu)透入深(shen)度，這個深(shen)度也稱(cheng)電流(liu)(liu)透人深(shen)度δ,電流(liu)(liu)透入深(shen)度δ與交變電流(liu)(liu)頻率f、工件材料的電阻(zu)率p及導磁率μ有一(yi)(yi)定(ding)的關系(xi)。
鋼鐵材料的電阻率p與(yu)溫度成正比，隨材料溫度的升(sheng)高而(er)(er)增(zeng)加(jia)，而(er)(er)磁(ci)(ci)導率μ在失磁(ci)(ci)點以(yi)下(xia)基(ji)本(ben)不變，但(dan)到失磁(ci)(ci)點時突然下(xia)庫，約為1,因此，當工(gong)件溫度達到失磁(ci)(ci)點時，渦流透入(ru)深度δ明顯增(zeng)加(jia)。
無論(lun)是在(zai)失(shi)磁點以下(xia)的(de)(de)(de)溫(wen)度還是在(zai)失(shi)磁點以上(shang)(shang)的(de)(de)(de)溫(wen)度，渦(wo)(wo)流(liu)都集中在(zai)工(gong)件(jian)表(biao)層(ceng)(ceng)中，隨與(yu)表(biao)面(mian)距離的(de)(de)(de)增大而急劇下(xia)降(jiang)。可(ke)以近(jin)似地認(ren)為(wei)，渦(wo)(wo)流(liu)只在(zai)δ的(de)(de)(de)薄層(ceng)(ceng)中通過，層(ceng)(ceng)外沒有渦(wo)(wo)流(liu)。而渦(wo)(wo)流(liu)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱量與(yu)渦(wo)(wo)流(liu)強度的(de)(de)(de)平方成正比，所以，自(zi)表(biao)面(mian)向里，由渦(wo)(wo)流(liu)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)熱量下(xia)降(jiang)更快(kuai)、更明(ming)顯，甚(shen)至有人認(ren)為(wei)，渦(wo)(wo)流(liu)產(chan)生(sheng)熱量的(de)(de)(de)85%以上(shang)(shang)集中在(zai)δ的(de)(de)(de)厚度內(nei)。
感應渦流的(de)特性決定了感應加熱過程為透(tou)人(ren)式加熱和傳導式加熱并存的(de)加熱過程。
當感應圈內的(de)(de)工件(jian)產生渦(wo)(wo)(wo)流(liu)的(de)(de)瞬間，渦(wo)(wo)(wo)流(liu)集(ji)中在(zai)工件(jian)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)層(ceng)(ceng)(ceng)，且表(biao)面(mian)(mian)最(zui)強(qiang)，向(xiang)(xiang)里逐漸(jian)減弱，工件(jian)表(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)開始升高(gao)，當表(biao)面(mian)(mian)溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)至(zhi)失(shi)磁(ci)溫(wen)(wen)度(du)(du)時，加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)被(bei)分為兩層(ceng)(ceng)(ceng)，即最(zui)外層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)和與(yu)其相連的(de)(de)未失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)。由于失(shi)磁(ci)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)顯著(zhu)下降，使得(de)最(zui)大(da)渦(wo)(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)及加熱(re)(re)最(zui)強(qiang)烈(lie)的(de)(de)地方(fang)轉移(yi)至(zhi)兩層(ceng)(ceng)(ceng)交界處(chu)，這時，該處(chu)溫(wen)(wen)度(du)(du)又快速上升，從而(er)使加熱(re)(re)高(gao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內移(yi)動，這種(zhong)因渦(wo)(wo)(wo)流(liu)強(qiang)度(du)(du)向(xiang)(xiang)內不(bu)斷移(yi)動而(er)引起(qi)工件(jian)加熱(re)(re)層(ceng)(ceng)(ceng)向(xiang)(xiang)內移(yi)動的(de)(de)工件(jian)加熱(re)(re)方(fang)式稱“透人式加熱(re)(re)”。當失(shi)磁(ci)高(gao)溫(wen)(wen)層(ceng)(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)(du)超(chao)過熱(re)(re)態電流(liu)透入深(shen)度(du)(du)δ后(hou)繼(ji)續加熱(re)(re)時，熱(re)(re)量總是在(zai)δ層(ceng)(ceng)(ceng)中析(xi)出(chu)，促使該層(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)斷升高(gao)。
在(zai)這種透人式加熱(re)(re)使工件表層溫度升高的(de)同時(shi)，還存在(zai)正常的(de)熱(re)(re)傳導(dao)過程，使加熱(re)(re)層的(de)厚度不(bu)斷向里延伸，從而(er)完成感應加熱(re)(re)工件表面(mian)達到(dao)淬火溫度的(de)全過程。
感應加(jia)熱(re)的(de)表(biao)面加(jia)熱(re)層(ceng)是在失磁條件下進行的(de)，加(jia)熱(re)很緩慢，而又是依靠渦流強度向內移動(dong)的(de)方式傳遞熱(re)量的(de)，所以(yi)，表(biao)面過熱(re)小。
二、鋼在感應加(jia)熱時的(de)組織轉變特(te)點(dian)
感應加(jia)熱的一(yi)個重(zhong)要特征(zheng)是加(jia)熱速度(du)快，而鋼(gang)的組(zu)織(zhi)轉(zhuan)變與(yu)(yu)加(jia)熱速度(du)有重(zhong)要的關系(xi)，所(suo)以，鋼(gang)在感應加(jia)熱時的組(zu)織(zhi)轉(zhuan)變有與(yu)(yu)普通加(jia)熱不同(tong)的特點。
1. 感應(ying)加熱(re)時(shi)奧氏(shi)體形成的特點
有研究表明，由于感應加熱速度快，鋼的相變點Ac1、Ac3、Acm 的溫度升高，即奧氏體的轉變溫度升高，而且轉變的溫度花固更寬廣。在加熱溫度相同的條件下，加熱速度越快，珠光體中的鐵素體轉變成奧氏體后，組織中的滲碳體越難充分溶解。奧氏體中的成分不易均勻化。
在(zai)快(kuai)速加熱(re)條件下，由于轉變溫度(du)(du)升(sheng)高，過熱(re)度(du)(du)大(da)，奧(ao)氏體的形核(he)和長大(da)速度(du)(du)都會(hui)增加，但(dan)形核(he)速度(du)(du)比長大(da)速度(du)(du)快(kuai)得多，所以(yi)，奧(ao)氏體晶粒會(hui)更細一些(xie)。
2. 馬(ma)氏體不(bu)銹鋼的感應加(jia)熱特點
馬氏(shi)體不銹鋼(gang)成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)中(zhong)含有大量的(de)(de)鉻、鉬、鎳等(deng)合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)，在(zai)(zai)平衡狀態下（如退火狀態），合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)體和碳(tan)化(hua)物(wu)中(zhong)的(de)(de)分(fen)布(bu)不同。形成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)，鉻、鉬等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)碳(tan)化(hua)物(wu)中(zhong)，不形成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)，鎳等(deng)集中(zhong)分(fen)布(bu)在(zai)(zai)鐵素(su)(su)(su)體中(zhong)，加(jia)熱(re)形成(cheng)(cheng)(cheng)奧氏(shi)體后，在(zai)(zai)原碳(tan)化(hua)物(wu)部分(fen)，形成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)元(yuan)素(su)(su)(su)濃度(du)高，不形成(cheng)(cheng)(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)元(yuan)素(su)(su)(su)濃度(du)低。同時，合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)(zai)奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)擴(kuo)散速(su)度(du)比碳(tan)慢(man)。所以(yi)，在(zai)(zai)感(gan)應快速(su)加(jia)熱(re)時，要使奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)合(he)(he)金(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)均勻化(hua)，應提(ti)高加(jia)熱(re)溫度(du)。
馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼含合金(jin)(jin)元(yuan)素多(duo)，奧氏(shi)體(ti)(ti)均勻(yun)(yun)化比碳鋼和合金(jin)(jin)結(jie)構鋼更(geng)困難。因此，感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)前具(ju)備良好(hao)的(de)原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)尤為重要。鋼加(jia)熱(re)(re)奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)核是在鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)和滲(shen)碳體(ti)(ti)的(de)交(jiao)界(jie)(jie)面處，所以(yi)，原(yuan)(yuan)始(shi)晶(jing)粒(li)越細小，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)與滲(shen)碳體(ti)(ti)的(de)相界(jie)(jie)面越多(duo)，奧氏(shi)體(ti)(ti)形(xing)核越多(duo)，而且，合金(jin)(jin)元(yuan)素原(yuan)(yuan)子(zi)擴散距(ju)離也越短(duan)，奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)形(xing)成和均勻(yun)(yun)化過程(cheng)也就越快(kuai)。可(ke)見，細晶(jing)粒(li)的(de)原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)對提高感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)淬火(huo)的(de)質量很(hen)重要。特(te)別是如果原(yuan)(yuan)始(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)粗大，有帶狀組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)、魏氏(shi)組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)、大塊鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)等情況時，感(gan)應(ying)加(jia)熱(re)(re)淬火(huo)容(rong)易產生過熱(re)(re)或(huo)淬火(huo)軟點組(zu)(zu)織(zhi)(zhi)不均等缺陷。
因此，馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)感應(ying)加熱淬(cui)火前應(ying)進行調質處理(li)。
