高氏分析高頻爐感應(yīng)淬火性能提高原因

高頻爐感應(yīng)淬火較為突出的工藝特點(diǎn)是快速加熱和急劇冷卻。快速加熱使工件在到達(dá)淬火溫度的瞬間僅生成大量細(xì)小的奧氏體，隨后在噴射淬火的急劇冷卻下，轉(zhuǎn)變?yōu)殡[晶馬氏體。這種馬氏體的結(jié)構(gòu)特征，在一般的光學(xué)顯微鏡下是看不到的。這種隱晶馬氏體不僅具有高的硬度和強(qiáng)度，同時具有較大的韌性。這是因?yàn)榭焖偌訜崾沟脢W氏體在碳濃度不均勻的狀態(tài)下淬火得到，故馬氏體不再是普通加熱淬火得到的針狀馬氏體。有資料記載，感應(yīng)淬火得到的馬氏體是一種針尖帶圓角的馬氏體。在感應(yīng)淬火組織中，孿晶馬氏體減少，位錯馬氏體增多。其實(shí)，感應(yīng)淬火的急劇冷卻對馬氏體形態(tài)的影響更大。

在感應(yīng)淬火組織的亞結(jié)構(gòu)中有馬氏體、貝氏體和鐵素體。這種翟感應(yīng)淬火組織的亞結(jié)構(gòu)中有馬氏體、貝氏體和鐵素體。.。它使整體硬度而且也使微觀塑性得以提高，故感應(yīng)淬火的工件硬度通常較一般淬火要高2～3HRC且缺口敏感性低。 此外，在淬火表層中存在著比一般淬火要大得多的殘余壓廢力。在鑲嵌塊之間有著軟韌的鐵素體可使裂紋尖角處應(yīng)力集中峰偽減小，因而能阻礙裂紋向前推進(jìn)。顯然，這些都是提高工件疲勞強(qiáng)度的重要因素。    

同一鋼件，當(dāng)采用急熱劇冷的感應(yīng)淬火時較普通加熱淬火的金相組織中的板條狀馬氏體要多。人們知道，在常規(guī)力學(xué)性能相近的情況下，位錯馬氏體（板條狀馬氏體）鉸孿晶馬氏體有更高的斷裂韌性和微觀塑性。工程中，斷裂韌性(Kic)一般可用來衡量一次加載時裂紋擴(kuò)展的抗力。雖然裂紋在一次加載時的擴(kuò)展與疲勞載荷下裂紋的擴(kuò)展存在本質(zhì)差別，但在高的過載下，斷裂韌性Kic對裂紋的擴(kuò)展抗力就會顯示出重大影響。因?yàn)镵k大的材料，其微觀塑性也大。感應(yīng)淬火的工件由于Kic較大，故即使在表面存在著微裂紋的情況下，在使用中也不至于產(chǎn)生突然的脆斷現(xiàn)象。因?yàn)楦袘?yīng)淬火工件服役時裂紋附近的應(yīng)力會重新分配，疲勞裂紋尖端的應(yīng)力峰值下降，從而可使裂紋擴(kuò)展速率da/dn減緩。

感應(yīng)淬火中的快速加熱能使奧氏體向馬氏體相變發(fā)生在一個較寬的溫度范圍內(nèi)。這樣，在冷卻中，就使最初生成的馬氏體發(fā)生部分分解，形成細(xì)小彌散的鐵素體和滲碳體。所以馬氏體未完全充滿鸛個淬火體積。微觀體積中存在著鐵素體和滲碳體是感應(yīng)淬火較普通加熱淬火的工件有較高沖擊韌性的另一個原因。 但加熱速度并非是越快越好。一般相變點(diǎn)以上的加熱速度在150---200℃/s范圍內(nèi)對性能較為有利。珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變的速度取決于單位體積和單位時間內(nèi)向金屬傳導(dǎo)熱量的速度。每克珠光體轉(zhuǎn)變成奧氏體約需104.5J的熱量。

當(dāng)用一般方法加熱時，因不能經(jīng)常、及時供給轉(zhuǎn)變所需要的足夠熱量（能量)以保證奧氏體的充分發(fā)展，故轉(zhuǎn)變很遲緩。在這種情況下，傳熱速度受加熱介質(zhì)對被加熱金屬傳熱速度以及金屬本身的熱導(dǎo)率和熱容量所限制4而采用感應(yīng)加熱時，因熱源來自金屬本身內(nèi)部，故轉(zhuǎn)變速度不再遲緩。這時，若加熱速度越高，則轉(zhuǎn)變速度也越快。 然而，只有在傳熱速度（加熱速度）與相變時的耗熱速度相等之前，才可以在增大加熱速度的情況下使轉(zhuǎn)變速度加快。在傳熱和耗熱速度相等之后，繼續(xù)增大加熱速度將無意義。

這說明為什么加熱速度大于200℃/s后，加熱速度對相變速度影響不大，因而對力學(xué)性能的影響也就不大。 此外，感應(yīng)淬火時，表層存在逆硬化現(xiàn)象。感應(yīng)淬火表層的軟帶區(qū)域存在，它增加了接觸面積，故對提高工件表面接觸疲勞抗力是有利的。通過鄭州高氏綜上所述，鋼通過感應(yīng)淬火提高工件機(jī)械強(qiáng)度和使用壽命的占 要原因在于：高頻機(jī)感應(yīng)淬火時的快速加熱與急劇冷卻的工藝特點(diǎn)，使得工件淬火層中的微觀結(jié)構(gòu)和馬氏體形態(tài)不同于普通淬火的緣故。在生產(chǎn)實(shí)踐中，充分發(fā)揮急熱和劇冷這兩個特點(diǎn)是挖掘材料潛力、提高產(chǎn)品質(zhì)量的途徑之一。