什么是感應(yīng)淬火？——感應(yīng)淬火原理

  感應(yīng)淬火包括兩個(gè)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(shí)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(chǎng)，該磁場(chǎng)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(huì)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(shí)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(shí)，來自可用滲碳體的碳溶解到奧氏體中，因?yàn)樘荚趭W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?yàn)殇撡|(zhì)工件須包含至少0.02％的碳才能淬火硬化。
  在下一個(gè)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(huì)產(chǎn)生更多的馬氏體。新鮮的馬氏體堅(jiān)硬易碎?；鼗穑ㄔ谝?guī)定的時(shí)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(shì)？

  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(dòng)部件，例如傳動(dòng)軸、齒輪、回轉(zhuǎn)支承、齒圈和軸承座圈等。滲碳過程簡(jiǎn)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(shí)際優(yōu)勢(shì)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(duì)昂貴且費(fèi)時(shí)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(zhǎng)。
  ? 更高的產(chǎn)量-周期時(shí)間短（數(shù)分鐘而不是數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天），感應(yīng)淬火可支持更高的產(chǎn)量和簡(jiǎn)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(jì)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(shí)打開/關(guān)閉，而無需進(jìn)行冗長(zhǎng)的預(yù)熱，冷卻循環(huán)。當(dāng)計(jì)劃小批量和一次性零件時(shí)，生產(chǎn)計(jì)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(cè)系統(tǒng)和硬度檢查器，可在加工過程中對(duì)每個(gè)工件進(jìn)行自動(dòng)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(gè)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(cè)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(píng)價(jià)感應(yīng)淬火質(zhì)量呢？由于硬化表面層的硬化厚度對(duì)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(cè)量。此過程需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，這也意味著可以嚴(yán)重延遲報(bào)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(cuò)誤硬化的零件。

實(shí)驗(yàn)室有損式顯微硬度法測(cè)量結(jié)果示例

IZFP超聲無損測(cè)量結(jié)果示例

  為了通過無損檢測(cè)改善所描述的淬火熱處理過程，德國(guó)Fraunhofer無損檢測(cè)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(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過評(píng)估超聲反向散射信號(hào)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(cè)試系統(tǒng)，包括便攜式計(jì)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(duì)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(cè)量結(jié)果。多年來，在無損測(cè)量深度超過一毫米的情況下，德國(guó)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(cè)量和堅(jiān)固的測(cè)量過程的優(yōu)點(diǎn)在質(zhì)量保證和制造方面享譽(yù)全球?；诘聡?guó)Fraunhofer 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(cè)試解決方案。

  德國(guó)Fraunhofer除了手動(dòng)操作系統(tǒng)應(yīng)用之外，到目前為止，還開發(fā)了半自動(dòng)和全自動(dòng)淬火硬化層無損測(cè)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(dòng)測(cè)試相比，測(cè)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?yàn)檫@可以充分利用這種NDT無損檢測(cè)方法的潛力。如果您對(duì)感應(yīng)淬火質(zhì)量、材料特性、硬化層深度測(cè)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(shí)業(yè)有限公司經(jīng)驗(yàn)豐富的客戶服務(wù)團(tuán)隊(duì)會(huì)在工作時(shí)間內(nèi)為您解答有關(guān)我們產(chǎn)品，價(jià)格，訂購和其他信息的問題。