感应加热热处理

根据交变电流的频率高低，可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频 5类。①超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫，加热层极薄，仅约0.15毫米，可用于圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。②高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200～300千赫,加热层深度为0.5～2毫米,可用于齿轮、汽缸套、凸轮、轴等零件的表面淬火。③超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为20～30千赫，用超音频感应电流对小模数齿轮加热，加热层大致沿齿廓分布，粹火后使用性能较好。④中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.5～10千赫,加热层深度为2～8毫米，多用于大模数齿轮、直径较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。⑤工频感应加热热处理所用的电流频率为50～60赫，加热层深度为10～15毫米，可用于大型工件的表面淬火。

感应加热热处理特点和应用

感应加热的主要优点是：①不必整体加热，工件变形小，电能消耗小。②无公害。③加热速度快，工件表面氧化脱碳较轻。④表面淬硬层可根据需要进行调整，易于控制。⑤加热设备可以安装在机械加工生产线上，易于实现机械化和自动化，便于管理，且可减少运输，节约人力，提高生产效率。⑥淬硬层马氏体组织较细，硬度、强度、韧性都较高。⑦表面淬火后工件表层有较大压缩内应力，工件抗疲劳破断能力较高。

感应加热热处理优缺点

感应加热热处理也有一些缺点。与火焰淬火相比，感应加热设备较复杂，而且适应性较差，对某些形状复杂的工件难以保证质量。

感应加热热处理应用范围

感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊等工件的表面淬火，目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用感应加热表面淬火，设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。感应加热表面淬火的工件材料一般为中碳钢。为适应某些工件的特殊需要，已研制出供感应加热表面淬火专用的低淬透性钢。高碳钢和铸铁制造的工件也可采用感应加热表面淬火。淬冷介质常用水或高分子聚合物水溶液。

感应加热热处理设备

感应加热热处理的设备主要由电源设备、淬火机床和感应器组成。 　电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。高频电流电源设备有电子管高频发生器和可控硅变频器两种。中频电流电源设备是发电机组。一般电源设备只能输出一种频率的电流,有些设备可以改变电流频率,也可以直接用50赫的工频电流进行感应加热。

电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热层深的工件，应使用电流频率较低的电源设备；加热层浅的工件，应使用电流频率较高的电源设备。选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积增大，需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过大时或电源功率不足时，可采用连续加热的方法，使工件和感应器相对移动，前边加热，后边冷却。但最好还是对整个加热表面一次加热。这样可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火，从而使工艺简化，还可节约电能。 感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并进行必要的运动。此外还应附有提供淬火介质的装置。淬火机床可分为标准机床和专用机床，前者适用于一般工件，后者适用于大量生产的复杂工件。

进行感应加热热处理时，为保证热处理质量和提高热效率，必须根据工件的形状和要求，设计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热感应器等2100433B

将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流──涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。

第1章感应加热技术的发展与在钢材热处理中的应用

1.1感应加热技术的发展概况

1.1.1感应加热技术的产生与演变

1.1.2感应加热技术的工业应用

1.2感应加热技术在钢材快速热处理领域的应用

1.2.1无缝钢管感应加热快速热处理方面的应用

1.2.2焊接钢管感应加热快速热处理方面的应用

1.2.3棒材感应加热快速热处理方面的应用

1.2.4钢丝感应加热快速热处理方面的应用

1.2.5钢轨感应加热热处理的应用

1.2.6带材和板材感应加热快速热处理方面的应用

1.3钢材感应加热快速热处理工艺的特点

1.3.1显著改善钢材的力学性能和表面质量

1.3.2改善钢材的特殊性能

1.3.3降低钢材热处理时的能源消耗

1.3.4感应加热快速热处理工艺是绿色环保型工艺

第2章钢材感应加热快速热处理的基本原理

2.1钢材感应加热的物理原理

2.1.1钢材感应加热的基本电路与磁、电、热能的转化

2.1.2电磁感应现象与法拉第电磁感应定律

2.1.3电流的热效应与焦耳.楞茨定律

2.1.4感应电流在金属内部分布的特点

2.1.5金属内部热传导与温度的均匀化

2.2钢材感应加热快速热处理的金属学基础

2.2.1传统加热时奥氏体的形成过程

2.2.2感应加热对奥氏体形成过程的影响

2.2.3感应加热奥氏体冷却过程的组织转变

2.2.4感应加热淬火钢回火时的组织转变

第3章钢材感应加热快速热处理设备

3.1钢材感应加热快速热处理用加热电源

3.1.1感应加热电源主电路的基本结构

3.1.2晶闸管中频感应加热电源

3.1.3晶体管超音频感应加热电源

3.1.4高频感应加热电源

3.1.5钢材感应加热快速热处理用电源类型的选择

3.2感应加热电源频率的选择

3.2.1感应加热电源频率与加热效率的关系

3.2.2感应加热电源频率与加热温度和温度均匀性的关系

3.2.3感应加热电源频率与加热钢材尺寸的关系

3.2.4感应加热电源频率与变频电源投资费用的关系

3.2.5感应加热电源频率选择的综合分析

3.3感应加热电源功率的选择与确定

3.3.1感应加热快速热处理用电源功率的平衡分析

3.3.2感应加热电源功率容量的计算方法

3.3.3感应加热钢材快速热处理用电源设备的选择

3.4感应加热钢材快速热处理用感应器

3.4.1钢材感应加热快速热处理用感应器的分类

3.4.2钢材感应加热快速热处理用感应器与电源的连接方式

3.4.3感应加热用感应器的参数选择与计算

3.5感应加热快速热处理用机械装置

3.5.1钢材的供料和收料机构

3.5.2钢材的水平传送机构

3.5.3钢材自身旋转机构

3.5.4钢材夹持辊和热校直装置

3.6钢材感应加热快速热处理生产线概况

3.6.1无缝钢管感应加热调质处理生产装置

3.6.2棒材感应加热快速热处理装置

3.6.3线材感应加热快速热处理生产线

第4章钢材感应加热快速热处理的工艺问题

4.1感应加热过程钢材的透热问题

4.1.1感应加热时金属的升温曲线

4.1.2感应加热时金属升温过程的特点

4.1.3感应加热钢材透热时间的近似计算方法

4.2感应加热过程钢材温度的均匀性

4.2.1感应加热钢材径向温度的均匀性及影响因素

4.2.2感应加热钢材纵向温度的均匀性及影响因素

4.3感应加热钢材温度的测量与控制

4.3.1感应加热钢材温度的测量方法

4.3.2感应加热钢材温度的控制方法

4.4感应加热快速热处理的加热与冷却问题

4.4.1感应加热快速热处理时的淬火加热

4.4.2感应加热快速热处理时的淬火冷却

4.4.3感应加热快速热处理用淬火介质

4.4.4感应加热快速热处理时的回火加热与冷却

4.5感应加热快速热处理时钢材的外观质量

4.5.1感应加热快速热处理钢材的氧化与脱碳

4.5.2感应加热快速退火处理时冷拉材直径的变化

4.5.3感应加热调质处理钢管的变形与尺寸变化

第5章无缝钢管感应加热快速热处理

5.1低合金热强钢钢管感应加热快速正火处理

5.1.1低合金热强钢的概况

5.1.2低合金热强钢的感应加热复合热处理工艺

5.2高强度小口径无缝钢管的感应加热调质处理

5.2.1高强度小口径无缝钢管的应用概况

5.2.2高强度小口径无缝钢管感应加热调质处理工艺

5.2.3感应加热调质处理小口径无缝钢管的性能特点

5.2.4感应加热调质处理小口径钢管的使用效果

5.3石油天然气钻采用无缝钢管的感应加热调质处理

5.3.1石油天然气钻采用钢管的应用概况

5.3.2石油天然气钻采用钢管的感应加热调质处理工艺

5.3.3感应加热调质处理石油天然气钻采用钢管的性能特点

第6章焊接钢管感应加热快速热处理

6.1感应加热焊缝热处理在焊管生产中的应用概况

6.1.1感应加热焊缝热处理的目的

6.1.2感应加热焊缝热处理方法

6.2焊缝感应加热正火处理

6.2.1焊缝感应加热正火处理温度的选择

6.2.2焊缝感应加热正火保温时间和冷却方式

6.2.3焊缝感应加热正火处理后的力学性能

6.3焊缝感应加热调质处理

6.3.1焊缝感应加热淬火与自行回火处理工艺

6.3.2焊缝感应加热淬火与回火处理工艺

6.4焊缝横向磁场感应加热的工艺控制

6.4.1直缝焊管焊缝横向磁场感应加热

6.4.2焊缝加热温度的测量与调控

6.4.3焊缝加热的对准装置

第7章条材感应加热快速热处理

7.1热轧棒材感应加热调质处理

7.1.1热轧棒材感应加热调质处理概况

7.1.2热轧棒材感应加热调质处理工艺

7.1.3感应加热调质处理热轧棒材的性能特点

7.2棒材感应加热快速球化退火处理

7.2.1传统球化退火处理过程及其存在问题

7.2.2感应加热快速球化退火处理工艺

7.3PC钢材的感应加热调质处理

7.3.1PC钢材的生产概况

7.3.2PC钢材感应加热调质处理工艺

7.3.3PC钢材感应加热调质处理生产线

7.3.4感应加热调质处理PC钢材的力学性能

7.4奥氏体气阀钢条材感应加热固溶处理

7.4.1奥氏体气阀钢条材固溶处理概况

7.4.2奥氏体气阀钢条材感应加热固溶处理工艺

7.4.3感应加热固溶处理奥氏体气阀钢的性能特点

7.4.4奥氏体钢条材感应加热固溶处理工艺的推广应用

7.5双相气阀钢条材感应加热固溶处理

7.5.1双相气阀钢条材固溶处理概况

7.5.2双相气阀钢30Cr13Ni7Si2条材的感应加热固溶处理工艺

7.5.3感应加热固溶处理气阀钢30Cr13Ni7Si2的性能特点

7.6钢轨感应加热热处理

7.6.1钢轨强化的热处理方法

7.6.2感应加热钢轨头部欠速淬火处理（SQ处理）概况

7.6.3感应加热钢轨欠速淬火处理工艺参数的选择

7.6.4感应加热SQ处理钢轨的力学性能

7.7冷拉轴承钢材感应加热快速退火处理

7.7.1冷拉轴承钢材退火处理工艺概况

7.7.2冷拉轴承钢材感应加热快速退火工艺

7.7.3感应加热快速退火处理冷拉轴承钢材的性能特点

7.7.4感应加热快速退火处理后冷拉轴承钢材内应力的状况

7.7.5感应加热快速退火处理后轴承钢的球化组织状态

第8章钢丝感应加热快速热处理

8.1预应力钢丝的感应加热稳定化处理

8.1.1预应力钢丝感应加热稳定化处理概况

8.1.2预应力钢丝感应加热稳定化处理工艺

8.1.3预应力钢丝感应加热稳定化处理的效果

8.2高碳钢丝感应加热（半程）索氏体化处理

8.2.1高碳钢丝索氏体化处理概况

8.2.2高碳钢丝半程感应加热索氏体化处理工艺

8.2.3高碳钢丝半程感应加热索氏体化处理的工艺问题

8.3高碳钢丝全程感应加热索氏体化处理

8.3.1高碳钢丝全程感应加热索氏体化处理的基本工艺过程

8.3.2高碳钢丝全程感应加热索氏体化处理的试验结果

8.4弹簧钢丝感应加热调质处理

8.4.1弹簧钢丝调质热处理的应用概况

8.4.2弹簧钢丝感应加热调质处理工艺

8.4.3弹簧钢丝感应加热调质处理工艺参数的选择

8.4.4感应加热调质处理弹簧钢丝的性能特点

8.5盘卷线材感应加热井式炉退火处理

8.5.1感应加热井式退火炉的结构

8.5.2感应加热井式炉盘卷线材的退火处理工艺

8.5.3感应加热井式退火炉的改进方向

第9章板材、带材感应加热快速热处理

9.1奥氏体不锈钢板材感应加热固溶处理

9.1.1钢板纵向磁场感应加热固溶处理装置

9.1.2钢板感应加热固溶处理工艺参数的选择

9.1.3感应加热固溶处理时钢板的变形

9.1.4钢板感应加热固溶处理时的生产率和单位能耗

9.2带材横向磁场感应加热快速热处理

9.2.1带材横向磁场感应加热

9.2.2带材横向磁场感应加热时的特点

9.2.3带材横向磁场感应加热退火处理

9.2.4横向磁场感应加热带材退火处理时的工艺问题

9.2.5奥氏体不锈钢带材横向磁场感应加热固溶处理

第10章半制品坯料的感应加热快速热处理

10.1钢管感应加热弯管及其热处理

10.1.1感应加热弯管的复合调质处理工艺

10.1.2感应加热复合调质处理弯管的力学性能

10.2液压支柱用钢管坯料感应加热调质处理

10.2.1液压支柱用钢管的化学成分与力学性能

10.2.2液压支柱用钢管坯料感应加热调质处理装置

10.2.3感应加热调质处理液压支柱油缸钢管的效果

10.3短棒材坯料中频感应加热调质处理

10.3.1活塞杆坯料感应加热调质处理工艺

10.3.2调质处理工艺参数的选择

10.3.3活塞杆感应加热调质处理后的性能

第11章钢材感应加热快速热处理时的能源消耗

11.1钢材感应加热快速热处理时的单位能耗

11.1.1钢材加热时的理论单位能耗

11.1.2钢材加热时的实际单位能耗

11.1.3感应加热快速热处理时钢材的单位能耗

11.2钢材感应加热快速热处理时的能源利用状况

11.2.1能源利用率及其计算方法

11.2.2钢材感应加热快速热处理时的能源利用率

11.3感应加热快速热处理的节能特点

11.3.1钢材感应加热的节能特点

11.3.2钢材感应加热快速热处理的工艺节能特点

参考文献2100433B

感应加热表面淬火具有表面质量好，脆性小，淬火表面不易氧化脱碳，变形小等优点，所以感应加热设备在金属表面热处理中得到了广泛应用。

感应加热表面热处理感应加热设备

感应加热设备是产生特定频率感应电流，进行感应加热及表面淬火处理的设备。

感应加热表面热处理表面淬火

将工件放在用空心铜管绕成的感应器内，通入中频或高频交流电后，在工件表面形成同频率的的感应电流，将零件表面迅速加热（几秒钟内即可升温800～1000度，心部仍接近室温）后立即喷水冷却（或浸油淬火)，使工件表面层淬硬。

与普通加热淬火比较感应加热表面淬火具有以下优点：

1、加热速度极快，可扩大A体转变温度范围，缩短转变时间。

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 。

钢材热处理是钢铁生产的重要组成部分，通过热处理使钢材的潜力得到充分发挥。书中包括感应加热热处理的物理基础与金属学基础；各类钢材的感应加热快速热处理的工艺以及热处理后钢材的性能；对新兴钢材热处理与传统热处理的特点进行了对比与分析；对新兴钢材热处理工艺的节能效果进行了评价。

本书可供从事材料热处理工作的工程技术人员和大专院校材料工程、冶金工程、钢材加工、机械制造与设计等专业的师生参考