什么是感應(yīng)淬火？——感應(yīng)淬火原理

  感應(yīng)淬火包括兩個過程步驟：加熱，然后用淬火液進(jìn)行快速冷卻（淬火）。加熱是由流經(jīng)線圈（有時稱為電感器）的交流電流引起的，線圈的大小和形狀根據(jù)工件而定。交流線圈電流產(chǎn)生相應(yīng)的交流磁場，該磁場又在工件內(nèi)部感應(yīng)出渦流。這些渦流在工件內(nèi)部產(chǎn)生熱量。加熱深度與線圈電流頻率成反比。較高的頻率會在工件中產(chǎn)生較淺的熱量。這種非常有用的現(xiàn)象稱為“集膚效應(yīng)”。熱量起源于工件內(nèi)部，而不必通過表面的輻射或?qū)α鱾鬟f到工件中。因此，加熱時間短（例如幾秒鐘），并且避免了不必要的芯部加熱。
  在淬火之前，鋼制工件表面在室溫下包含α-鐵（鐵素體）和滲碳體（Fe3C）的混合物。感應(yīng)線圈將表面材料加熱到至少723°C（共析溫度），使鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)間-鐵（奧氏體）。因此，鋼被“奧氏體化”。同時，來自可用滲碳體的碳溶解到奧氏體中，因為碳在奧氏體中的溶解度比在鐵素體中的溶解度高得多。這種溶解的碳至關(guān)重要，因為鋼質(zhì)工件須包含至少0.02％的碳才能淬火硬化。
  在下一個工藝步驟（淬火）中，奧氏體鋼以受控的速度快速冷卻。這種快速冷卻可防止碳原子擴(kuò)散以及原始鐵素體和滲碳體混合物的重整。溶解的碳原子被困在鐵素體中，從而使鐵素體的體心立方（BCC）晶體結(jié)構(gòu)變形為稱為馬氏體的體心四方（BCT）結(jié)構(gòu)。溫度差和冷卻速率可通過選擇正確的淬火介質(zhì)（例如油或含聚合物添加劑的水）進(jìn)行控制，從而確定馬氏體的形成水平。在轉(zhuǎn)變溫度以下更快地冷卻會產(chǎn)生更多的馬氏體。新鮮的馬氏體堅硬易碎。回火（在規(guī)定的時間段內(nèi)控制加熱到規(guī)定的中等溫度）可降低這種脆性，并為鋼提供所需的硬度，強(qiáng)度和韌性組合。

為什么選擇感應(yīng)淬火？感應(yīng)淬火有什么優(yōu)勢？

  傳統(tǒng)上，表面滲碳熱處理已用于淬火硬化各種各樣的機(jī)械傳動部件，例如傳動軸、齒輪、回轉(zhuǎn)支承、齒圈和軸承座圈等。滲碳過程簡單明了，數(shù)十年來已廣為人知。但是，越來越多的制造商正在通過感應(yīng)淬火來增強(qiáng)或替換其滲碳工藝，在這種工藝中，表面材料的冶金結(jié)構(gòu)通過準(zhǔn)確控制的快速表面加熱和快速冷卻（淬火）順序進(jìn)行轉(zhuǎn)變（硬化）。感應(yīng)淬火的實際優(yōu)勢包括：
  ? 很小的工件變形-感應(yīng)淬火加熱工件表面。避免了過熱?？焖俚募訜?淬火順序?qū)⒆冃谓抵帘M量低，從而降低了對昂貴且費時的二次加工和矯直操作的要求。
  ? 優(yōu)異的冶金性能-工件加熱局限于表面積，并且加熱周期保持較短。避免了不必要的晶粒生長。
  ? 更高的產(chǎn)量-周期時間短（數(shù)分鐘而不是數(shù)小時甚至數(shù)天），感應(yīng)淬火可支持更高的產(chǎn)量和簡化的制造過程。
  ? 緊湊的機(jī)器占地面積-感應(yīng)淬火需要更少的工廠占地面積。在垂直或接近垂直的平面上加工環(huán)可進(jìn)一步減少設(shè)備的占地面積。
  ? 能夠淬火硬化非常大的工件-感應(yīng)淬火可以處理非常大的工件（例如直徑為6米的環(huán)鍛件/套圈）。
  ? 生產(chǎn)計劃的靈活性-就像廚房中的微波爐一樣，感應(yīng)加熱可以即時打開/關(guān)閉，而無需進(jìn)行冗長的預(yù)熱，冷卻循環(huán)。當(dāng)計劃小批量和一次性零件時，生產(chǎn)計劃人員具有更大的自由度。
  ? 在線質(zhì)量控制-現(xiàn)代感應(yīng)系統(tǒng)具有能量監(jiān)測系統(tǒng)和硬度檢查器，可在加工過程中對每個工件進(jìn)行自動在線質(zhì)量控制。
  ? 降低能耗-感應(yīng)淬火主要是加熱表面而不是整個工件。加熱周期必定很短，總能耗也很低。
  ? 低排放-感應(yīng)淬火基本上不產(chǎn)生CO²排放。

如何無損檢測感應(yīng)淬火質(zhì)量——淬火硬化層深度？

  感應(yīng)淬火是常用的工藝，感應(yīng)淬火用于產(chǎn)生具有改善的摩擦、磨損和撕裂性能的馬氏體表面層。那么如何評價感應(yīng)淬火質(zhì)量呢？由于硬化表面層的硬化厚度對零件的剛度和韌性之間的平衡有重要影響，因此該淬火硬化層厚度值代表了零件的明確定義質(zhì)量參數(shù)，硬化深度的檢查（根據(jù)DIN ISO 15787：2010的SHD）是零件生產(chǎn)的一部分，通常由制造商以隨機(jī)方式破壞性地進(jìn)行。為此，首先在要檢查的淬火工件處以不同角度鋸切，并在進(jìn)行適當(dāng)?shù)难心?zhǔn)備和化學(xué)處理后，進(jìn)行光學(xué)和/或硬度深度分布測量。此過程需要相當(dāng)長的時間，這也意味著可以嚴(yán)重延遲報告過程中的嚴(yán)重偏差，如果過程出現(xiàn)異常，則可能導(dǎo)致大量錯誤硬化的零件。

實驗室有損式顯微硬度法測量結(jié)果示例

IZFP超聲無損測量結(jié)果示例

  為了通過無損檢測改善所描述的淬火熱處理過程，德國Fraunhofer無損檢測技術(shù)研究院從上世紀(jì)80年代開始使用SHD表面硬化層深度無損檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過評估超聲反向散射信號來非破壞地快速確定感應(yīng)淬火零件的硬化深度。Fraunhofer IZFP開發(fā)的設(shè)備是一套多通道淬火硬化層厚度無損測試系統(tǒng)，包括便攜式計算機(jī)系統(tǒng)，集成的IZFP超聲波電子設(shè)備和專用的耦合楔塊，用于穩(wěn)定定位。從一開始，就已經(jīng)對基礎(chǔ)硬件和軟件進(jìn)行了一些技術(shù)開發(fā)，從而使這種專用的超聲傳感器提供準(zhǔn)確可靠的測量結(jié)果。多年來，在無損測量深度超過一毫米的情況下，德國IZFP超聲反向散射技術(shù)一直是確定相變硬化組件淬火深度的可靠方法。免校準(zhǔn)測量和堅固的測量過程的優(yōu)點在質(zhì)量保證和制造方面享譽(yù)全球?；诘聡鳩raunhofer IZFP的超聲反向散射技術(shù)，從汽車行業(yè)到能源行業(yè)都有成熟的感應(yīng)淬火硬化測試解決方案。

  德國Fraunhofer除了手動操作系統(tǒng)應(yīng)用之外，到目前為止，還開發(fā)了半自動和全自動淬火硬化層無損測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用戶可以更輕松地處理大型零件并支持超聲換能器的可重復(fù)定位。與手動測試相比，測試周期更快，檢查員可繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視和記錄。因此，IZFP專家始終密切監(jiān)督先前未知組件上的新應(yīng)用程序，因為這可以充分利用這種NDT無損檢測方法的潛力。如果您對感應(yīng)淬火質(zhì)量、材料特性、硬化層深度測量等有技術(shù)疑問，需要服務(wù)或僅需要一般信息，我們將為您提供幫助。上海量博實業(yè)有限公司經(jīng)驗豐富的客戶服務(wù)團(tuán)隊會在工作時間內(nèi)為您解答有關(guān)我們產(chǎn)品，價格，訂購和其他信息的問題。