感應加熱系統高速加熱

熱處理領域最近的一項突出發展是應用 感應加熱 到局部表面硬化。 隨著高頻電流的應用而取得的進步簡直是驚人的。 從相對較短的時間前開始,作為一種備受追捧的曲軸軸承表面硬化方法(其中數百萬個正在使用,創造了所有時間服務記錄),今天發現這種非常選擇性的表面硬化方法可以在多個表面上產生硬化區域部分。 然而,儘管目前應用廣泛,感應淬火仍處於起步階段。 它可能用於金屬的熱處理和硬化、鍛造或釬焊的加熱,或類似和不同金屬的焊接,是不可預測的。

感應淬火 導致生產具有所需深度和硬度、核心的基本冶金結構、分界區和硬化外殼的局部硬化鋼物體,實際上沒有變形,也沒有氧化皮形成。 它允許設備設計保證整個操作的機械化以滿足生產線的要求。 僅幾秒鐘的時間週期通過自動調節功率和瞬間加熱和淬火間隔來維持,這對於創建精確的特殊固定的傳真結果是必不可少的。 感應淬火設備允許用戶僅對大多數鋼鐵物體的必要部分進行表面硬化,從而保持原有的延展性和強度; 硬化無法以任何其他方式處理的複雜設計的物品; 消除通常昂貴的預處理,如鍍銅和滲碳,以及昂貴的後續矯直和清潔操作; 通過選擇多種鋼材來降低材料成本; 並且無需任何精加工操作即可硬化完全加工的物品。

對於不經意的觀察者來說,感應硬化是可能的,因為在銅的感應區域內發生了一些能量轉換。 銅承載高頻電流,在幾秒鐘的時間間隔內,放置在該通電區域內的一塊鋼的表面被加熱到其臨界範圍並淬火到最佳硬度。 對於這種硬化方法的設備製造商來說,這意味著應用滯後現象、渦流和趨膚效應來有效地產生局部表面硬化。

加熱是通過使用高頻電流來完成的。 目前廣泛使用從 2,000 到 10,000 次循環和超過 100 次循環的特定頻率。 流經電感器的這種性質的電流在電感器區域內產生高頻磁場。 當將鋼等磁性材料置於該磁場中時,鋼中的能量會耗散,從而產生熱量。 鋼中的分子試圖與該場的極性對齊,並且隨著每秒數千次的變化,由於鋼抵抗變化的自然趨勢,產生了大量的內部分子摩擦。 以這種方式,電能通過摩擦介質轉化為熱量。

然而,由於高頻電流的另一個固有特性是集中在其導體的表面,因此只有表面層被加熱。 這種稱為“趨膚效應”的趨勢是頻率的函數,在其他條件相同的情況下,較高的頻率在較淺的深度有效。 產生熱量的摩擦作用稱為磁滯,顯然取決於鋼的磁性。 因此,當溫度超過鋼變為非磁性的臨界點時,所有滯後加熱都會停止。

由於磁場中磁通量的快速變化,在鋼中流動的渦流會產生額外的熱源。 隨著鋼的電阻隨溫度的增加,這種作用的強度隨著鋼的加熱而降低,並且在達到適當的淬火溫度時只是其“冷”原始值的一小部分。

當感應加熱鋼筋的溫度達到臨界點時,渦流引起的加熱以大大降低的速率繼續。 由於整個動作都在表層進行,因此只有那部分受到影響。 保持原始的核心性能,當表面區域中獲得完全的碳化物溶液時,通過淬火完成表面硬化。 持續施加功率會導致硬度深度增加,因為隨著每一層鋼的溫度升高,電流密度會轉移到電阻較低的層。 很明顯,選擇合適的頻率、控制功率和加熱時間將使滿足任何所需的表面硬化規格成為可能。

冶金學 感應加熱

鋼在感應加熱時的異常行為和獲得的結果值得討論所涉及的冶金學。 小於 XNUMX 秒的碳化物溶解速率、比爐處理產生的硬度更高的硬度以及球狀馬氏體是考慮的要點
將感應淬火的冶金分類為“不同的”。 此外,由於加熱週期短,不會發生表面脫碳和晶粒長大。

感應加熱 產生的硬度在其深度的 80% 內保持不變,然後通過過渡區逐漸降低到未受影響的鋼芯中發現的鋼的原始硬度。 因此,粘合是理想的,消除了任何剝落或檢查的機會。

由最大硬度證明的完全碳化物溶液和均勻性可以通過 0.6 秒的總加熱時間來實現。 這一次,實際上只有 0.2 到 0.3 秒高於下臨界值。 有趣的是,感應淬火設備在生產基礎上每天都在使用完整的硬質合金溶液,這是由加熱和淬火循環產生的,總時間不到 0.2 秒。

由於大多數合金馬氏體呈球狀外觀,因此感應淬火產生的細小球狀和更均勻的馬氏體在碳鋼中比在合金鋼中更明顯。 這種精細結構的起源必須是奧氏體,這是碳化物擴散比通過熱加熱獲得的更徹底的結果。 在α鐵和碳化鐵的整個微觀結構中臨界溫度的幾乎瞬時發展特別有利於碳化物的快速溶解和成分的分佈,其不可避免的產物是完全均勻的奧氏體。 此外,這種結構向馬氏體的轉化將產生具有相似特性和相應的耐磨性或穿透性器械的馬氏體。

感應高速加熱