高频感应加热表面淬火实验报告.docx
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高频感应加热表面淬火实验报告
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高频感应加热表面淬火实验报告
篇一：
高频感应加热表面淬火-验证
高频感应加热表面淬火
一、实验目的
1、了解感应加热的原理；
2、了解电流透入深度与材料电阻率及电流频率之间的关系；3、了解淬硬层深度的测定方法；4、掌握高频感应加热淬火的方法。
二、实验原理
1.电磁感应
当感应线圈通以交流电时，在感应线圈的内部和周围同时产生与电流频率相同的交变磁场，将工件置于高频感应线圈内，受电流交变磁场的作用，在工件内相应地产生感应电流，这种感应电流在金属工件内自行闭合，称为涡流。
其感应电动势瞬时值为：
d?
e?
?
K
d?
式中，K-比例系数；ф-工件上感应电流回路包围面积上的总磁通；dф/dτ-磁通量变化率；负号表示感应电动势方向与磁通量变化率方向相反。
工件中感应出来的涡流方向，在每一瞬时和感应线圈中的电流方向相反。
涡流强度If取决于感应电动势（e）及工件涡流回路的电抗（Z），而电抗Z由电阻R和感抗（xL）组成，则涡流强度：
eeIf?
?
Z
2
R2?
xL
2.表面效应
涡流强度If随高频电磁场强度由工件表面向内层逐渐减小而相应减小的规律称为表面效应或集肤效应。
离表面x处的涡流强度：
x?
Ix?
I0?
e
式中，I0-表面最大的涡流强度；x-到工件表面的距离；Δ-与工件材料物理性质有关的系数。
所以，当x=0时，Ix=I0
当x＞0时，Ix＜I0
1
?
0.368（:
高频感应加热表面淬火实验报告）I0e
工程规定，当涡流强度从表面向内层降低到表面最大涡流强度的36.8%（即1
I0?
）时，由该处到表面的距离Δ称为电流透入深度。
e
在感应加热实践中，钢中电流透入深度的计算常常使用下列简化公式：
20
在20℃时：
?
20?
（mm）
f500
在800℃时：
?
20?
（mm）
f
?
当x=Δ时，Ix?
I0?
式中，f-感应线圈交流电频率。
3.淬硬层深度
工件经感应加热淬火后的金相组织与加热温度沿截面分布有关，一般可分为淬硬层、过渡层及心部组织三部分。
还与钢的化学成分、淬火规范、工件尺寸等因素有关；如果加热层较深，在淬硬层中存在马氏体+贝氏体或马氏体+贝氏体+屈氏体+少量铁素体混合组织。
此外，奥氏体化不均匀，淬火后还可以观察到高碳马氏体和低碳马氏体混合组织。
工件经感应淬火后可以用金相法、硬度法或酸蚀发测定或标定硬化层深度。
金相法测定硬化层深度——由表面测至50%马氏体区的深度。
硬度法测定硬化层深度——按半马氏体区硬度为准。
三、实验材料实验设备
（1）高频感应加热设备10Kw一台；
（2）淬火机床一台；（3）硬度计2台；（4）金相显微镜5台；（5）ф8×100mm,45号钢，T12钢各5根。
四、实验内容
1、高频感应加热淬火测定45号钢和T12钢工件表面硬度；2、测定45号钢和T12钢的硬化层深度。
五、实验步骤
全班分成10组，每组一个试样，通过加热时改变各种参数来改变硬化层深度以及加热温度高低对淬硬层组织的影响，经淬火后测表面硬度及硬化组织，并做出硬度分布曲线。
1、接通高频感应加热设备电源，接通冷却水，按规定进行不同的参数选择；2、将工件放入不同的感应器中加热（加热温度由加热时间进行控制），加热完毕后喷水冷却；
3、将高频感应加热淬火后的工件用砂纸打磨光亮，测定工件不同参数条件下的表面硬度值和距表面不同深度ΔL（六等份）对应的硬度值填入表1；
4、用金相显微镜观察不同淬火条件下的金相组织并测定工件不同参数条件下的硬化层深度；
5、做出45号钢和T12钢工件的硬度分布曲线。
六、实验注意事项
1、取放试件时注意不要碰伤感应器；
2、控制加热时间（温度）不能过长，试件淬火时，动作要迅速，以免试件表面过热，影响淬火质量；
3、淬火或回火后的试样均要用砂纸打磨表面，去掉氧化皮后再测定硬度值；4、硬度测量一般取3点以上的平均值作为该点硬度值。
七、实验报告要求
1、明确本次实验目的；2、实验材料与实验内容；3、实验步骤；
4、分析加热温度与钢种（c%）对硬化层深度的影响并加以讨论；5、分别绘制出45钢和T12钢硬度分布曲线并加以讨论；6、分析实验中存在的问题；7、实验结论。
篇二：
表面感应淬火论文
表
面
感
应
淬
火
的
研
究
综
述
引言：
随着经济和生产技术的飞速发展，汽车、拖拉机、航空、仪表、冶金、国防等工业对零件的要求越来越高。
热处理可以提高零件性能，延长使用寿命，因此，在同民经济中起着重要的作用，并成为生产过程中一个不可缺少的环节。
表面淬火是热处理的一种工艺，仪对零件的表面进行处理，以达到改善零件表面的性能，而保持心部的性能不变。
正确选择表面淬火工艺必须了解零件的工作情况和服役条件，零件的结构、形状及使用的材料等各个方面[1]，从生产和使用角度去考虑解决方案原则是从实际出发且经济有效。
当前，表面淬火技术的理论和应用技术发展很快。
在基础研究方面，最活跃的钡域是应用计算机模拟计算感应加热温度场、磁场的变化等，在这方面已取得了许多成果，发表了大量的文献。
同时我国从国外引进了大量的表面淬火设备、技术和软件等，使我国的表面淬火技术水平得到了很大的提高。
今后，如果能够将感应加热的热效应和温度场、磁场等随时间变化，并结合表面加热相变、冷却相变、残余应为分布、零件变形与性能预测等用软件统一起来[2]，应用于生产领域，必然也会推动其他表面淬火技术的进步，表面淬火技术将会发展到一个更高的层次。
本文主要对感应淬火的原理及目前研究的现状做简单的介绍。
1.感应加热表面淬火的原理
表面淬火是将工件快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，仅使表面层
获得淬火组织的热处理方法。
齿轮，凸轮，曲轴及各种轴类等零件在扭曲，弯曲等交变载荷下工作，并承受摩擦和冲击，其表面要比心部承受更高的应力。
因此，零件的表面要求具有较高的强度，硬度和耐磨性，要求心部具有一定的强度，足够的塑性和韧性。
采用表面淬火工艺可以达到这种表硬心韧的性能要求。
它在热处理领域中占有重要地位，这一技术已经在我国被广泛应用。
感应加热表面淬火的使用频率不同，可以分为超高频（27mhz）、高频（200-250khz）、中频（2500～8000hz）和工频（50hz）。
由于电流频率不同，加热时感应电流透人深度不同。
使用高频时，感应电流透入深度很小（约0.5mm），主要用于小模数齿轮和小轴类零件的表面淬火[3]；使用中频时．感应电流透人深度（约5～10mm）t主要用于中、小模数的齿轮、凸轮轴、曲轴的表面淬火；使用超高频时，感应电流透人深度极小，主要用于锯齿、刀刃、薄件的表面淬火；使用工频时，电流透人深度较大（超过10mm），主要用于冷轧辊表面淬火。
感应加热表面淬火是表面淬火方法中比较好的一种，因此，受到普遍的重视和广泛应用。
2感应加热表面淬火的优缺点：
与传统热处理相比，感应加热表面淬火有以下的优点[4]。
1）感应加热属于内热源直接加热，热损失小，因此加热速度快，热效率高。
2）加热过程中，由于加热时间短，零件表面氧化脱碳少，与其他热处理相比，零件废品率极低。
3）感应加热淬火后零件表面的硬度高，心部保持较好的塑性和韧性，呈现低的缺L]敏感性，故冲击韧性、疲劳强度和耐磨性等有很大的提高。
4）感应加热设备紧凑，占地面积小，使用简便（即操作方便）。
5）生产过程清洁，无高温，劳动条件好。
6）能进行选择性加热。
7）感应加热表面淬火的机械零件脆件小，同时还能提高零件的力学性能（如屈服点、抗拉强度、疲劳强度），同样经过感应加热表面淬火的钢制零件的淬火硬度也高于普通加热炉的淬火硬度。
8）感应加热设备可放置在加工生产线上，通过电气参数对过程进行精确的工艺控制。
9）和用感应加热淬火，可用普通碳素结构钢代替合金结构钢制作零件而不降低零件质量，所以，在某些条件下可以代替工艺复杂的化学热处理。
10）感应加热小便应用于零件的表面淬火，还可以用于零件的内孔淬火，这是传统热处理所不能达到的。
然而，感应加热表面淬火也有其本身的不足[5]。
1）设备与淬火工艺匹配比较麻烦，因为电参数常发生变化。
2）需要淬火的零件要有一定的感应器与其相对应。
3）要求使用专业化强的淬火机床。
4）设备维修比较复杂。
3感应加热的原理
感应加热是将零件置于感应器内，当有一定的电流频率的交流电通过感应器时，在零件表面就有感应电流产生，此电流分布在表面，井
以涡流的形式出现，迅速加热表面使其达到淬火温度，然后切断电源，并将零件急速冷却，实现感应如热表面淬火。
2.1电磁感应
将零件置于感应器内，当感应器中有变变电流通过时，在感应器内部和周围产生与电流频率相同的交变磁场，周围分布变化的磁力线，磁力线切割零件，因此，在零件内就相应地产生感应电势，
而在零件表面产生感应电流，这种现象称为电磁感应。
当感应器内通入突变电流件内产生感应电流，此电流在零件内形成闭合同路，其方向与通入的电源电流方向相反，呈涡状流通，故又称涡流[6]。
零件就通过涡流使之加热到淬火温度。
感应加热的原理如图1所示，感应电动势的瞬时值为：
式中e—瞬时电势，V；
φ—零件上感应电流商路所包围面积的总磁通，wb，其数值随感应器中的电流强度和零件材料的破导率的增加而增大，并与零件和感应器之间的间隙有关。
dφ/dt为磁通变化率，其绝对值等于感应电势。
电流额率越高，磁通变化率越大，使感应电势p相应也就越大。
中的负号表示感应电势的方向与d巾／dt的变化方向相反。
零件中感应出来的祸渣的方向，在每一瞬时和感应器中的电流方向相反，涡流强度决定于感应电势及零件内涡潍回路的电抗，可表示为
篇三：
感应加热表面淬火
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