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表面淬火两种方法:感应加热&火焰加热

【摘要】:目前,生产中常用的有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火两种方法。高频感应加热表面淬火常用电流频率为80~1 000 kHz,可获得的表面硬化层深度为0.5~2 mm,主要用于中小模数齿轮和小轴的表面淬火。工频感应加热表面淬火常用电流频率为50 Hz,可获得10~15 mm的硬化层,适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大工件的表面淬火。

表面淬火是通过快速加热使工件表层奥氏体化,在热量未传到心部前,立即予以快速冷却,以使工件表层获得硬而耐磨的马氏体组织,而心部仍保持原来塑性和韧性的退火、正火或调质状态的组织。目前,生产中常用的有感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火两种方法。

1. 感应加热表面淬火

感应加热表面淬火是在工件中引入一定频率的感应电流涡流),使工件表面层快速加热到淬火温度后立即喷水冷却的方法,如图3-22所示。当感应圈中通过一定频率的交流电时,在感应圈周围将产生频率相同的交变磁场,置于磁场中的工件就会产生与这时感应线圈频率相同、方向相反的感应电流,这个电流叫涡流。由于集肤效应,涡流主要集中在工件的表层,由涡流所产生的电阻热使工件表层被迅速加热到淬火温度,随即向工件喷水,将工件表层淬硬。

图3-22 感应加热表面淬火示意图

感应加热表面淬火

生产上根据零件尺寸及硬化层深度的要求选择不同的电流频率。根据不同的电流频率,可将感应加热表面淬火分为三类:

(1)高频感应加热表面淬火

常用电流频率为80~1 000 kHz,可获得的表面硬化层深度为0.5~2 mm,主要用于中小模数齿轮和小轴的表面淬火。

(2)中频感应加热表面淬火

常用电流频率为2 500~8 000 Hz,可获得3~6 mm深的硬化层,主要用于要求淬硬层较深的零件,如发动机曲轴凸轮轴、大模数齿轮、较大尺寸的轴和钢轨的表面淬火。

(3)工频感应加热表面淬火

常用电流频率为50 Hz,可获得10~15 mm的硬化层,适用于大直径钢材的穿透加热及要求淬硬层深的大工件的表面淬火。

图3-23 火焰加热表面淬火示意图

1—工件;2—淬硬层;3—喷水管;4—火焰喷嘴

感应加热表面淬火的特点是加热速度极快,加热时间极短;感应淬火后,工件表层残存压应力,提高了工件的疲劳强度,而且工件变形小,不易氧化和脱碳;生产率高,易实现机械化和自动化,适于成批生产。

2. 火焰加热表面淬火

火焰加热表面淬火是一种以高温火焰为热源对工件表层进行快速加热,随即快速冷却的淬火工艺,如图3-23所示。 火焰淬火的淬硬层深度一般为2~6 mm,适用于中碳钢、中碳合金钢及铸铁制成的大型工件。其特点是方法简便,不需要特殊设备,适于单件或小批量生产。但加热温度不易控制,工件表面易过热,淬火质量不稳定。