表面淬火：感应加热加速实现

感应加热表面淬火法的原理如图5-10所示。把工件放入由空心铜管绕成的感应圈中，当感应圈通以交流电时，便会在工件内部感应产生频率相同、方向相反的感应电流。感应电流在工件内自成回路，故称为“涡流”。涡流在工件截面上的分布是不均匀的，表面电流密度最大，心部电流密度几乎为零，这种现象称为集肤效应。由于钢本身具有电阻，因而集中于工件表面的涡流，数秒钟可使工件表面温度升至800～1000℃，而心部温度仍接近室温，在随即进行喷水（合金钢浸油）快速冷却后，就达到了表面淬火的目的。

感应加热时，工件截面上感应电流密度的分布与通入感应线圈中的电流频率有关。电流频率越高，感应电流集中的表面层越薄，淬硬层深度越小。因此，可通过调节通入感应圈中的电流频率来获得工件不同的淬硬层深度，一般工件淬硬层深度为半径的1/10左右。对于小直径（ϕ10～ϕ20mm）的工件，适宜用较深的淬硬层深度，可达半径的1/5，对于大截面工件可取较浅的淬硬层深度，即小于半径的1/10。

图5-10 感应加热表面淬火示意图

（1）加热频率的选用 室温时感应电流流入工件表层的深度δ（mm）与电流频率f（Hz）的关系为

由上式可知频率升高，电流透入深度降低，淬透层减小。

（2）感应加热表面淬火特点

1）加热速度极快，可扩大奥氏体转变温度范围，缩短转变时间。(www.xing528.com)

2）淬火后工件表层可得到极细的隐晶马氏体，硬度稍高（2～3HRC）。脆性较低及较高疲劳强度。

3）经该工艺处理的工件不易氧化、脱碳，甚至有些工件处理后可直接装配使用。

4）淬硬层深，易于控制操作，易于实现机械化、自动化。

（3）常用的感应加热方法

1）高频感应加热淬火：频率范围100～500kHz，常用频率200～300kHz，为电子管式高频加热，淬硬层深度为0.5～2.5mm，适用于中小型工件。

2）中频感应加热淬火：频率范围500～10000Hz，常用频率2500～8000Hz，电源设备为机械式中频加热装置或可控硅中频发生器。淬硬层深度≤10mm。适用于较大直径的工件。

3）工频感应加热淬火：频率为50Hz。采用机械式工频加热电源设备，淬硬层深可达10～20mm，适用于大直径工件的表面淬火。