馬氏體不銹鋼工件內(nèi)孔高頻表面淬火

發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 已經(jīng)有1人查過(guò)此文章返回感應(yīng)淬火列表

（1）加工難點(diǎn)

馬氏體不銹鋼工件內(nèi)孔高頻表面淬火采用同時(shí)加熱的方式，其加工難點(diǎn)在于不銹鋼材質(zhì)和內(nèi)孔表面淬火。

高頻感應(yīng)加熱過(guò)程中，溫度超過(guò)材料失磁點(diǎn)（鋼鐵材料失磁點(diǎn)溫度一般在700～800℃）時(shí)，材料電磁感應(yīng)能力降低，加熱速度下降數(shù)倍，進(jìn)一步加熱困難。而不銹鋼熱處理溫度高，均在1000℃以上，加熱到材料的淬火溫度難度更大。另一方面，由于其熱處理溫度高，接近材料的熔點(diǎn)，雖然失磁點(diǎn)以上加熱速度降低，但較常規(guī)熱處理加熱速度仍很快，又難以控制，存在發(fā)生零件表面過(guò)熱熔融的風(fēng)險(xiǎn)。

環(huán)狀效應(yīng)是感應(yīng)加熱的三大效應(yīng)之一，也是造成內(nèi)孔加熱困難的原因所在。即使用感應(yīng)圈對(duì)工件進(jìn)行加熱時(shí)，通過(guò)感應(yīng)圈的電流集中在感應(yīng)圈的內(nèi)側(cè)表面。加熱工件外圓表面時(shí)，感應(yīng)圈內(nèi)側(cè)表面與工件外側(cè)表面相對(duì)應(yīng)，有利于工件的加熱，而加熱工件內(nèi)孔表面時(shí)，方向則正好相反，會(huì)使感應(yīng)器的電效率顯著降低，不利于工件的加熱。而且，進(jìn)行內(nèi)孔感應(yīng)淬火時(shí)，加熱面在工件內(nèi)部，操作者從外部不易直接觀(guān)測(cè)，一定程度上增加了操作困難。

某產(chǎn)品球面軸承（見(jiàn)圖1）要求sf28mm球面淬火，材料為馬氏體不銹鋼20Cr13，淬火硬度要求35～45HRC。該工件除上述加熱難點(diǎn)外，其加熱面為球面，而不是直通內(nèi)孔，必然造成感應(yīng)器與工件加熱面的間隙增大，進(jìn)一步降低了電效率。通常進(jìn)行內(nèi)孔高頻淬火，為克服環(huán)狀效應(yīng)對(duì)工件加熱的不利影響，采用在感應(yīng)器上設(shè)置導(dǎo)磁體，以改變磁場(chǎng)的分布，迫使電流向接近于工件所需加熱的表面分布，從而改善加熱效果。但該工件內(nèi)孔較小，去掉感應(yīng)器與工件之間的間隙距離以及感應(yīng)器自身尺寸，感應(yīng)器內(nèi)徑在13mm以下，無(wú)法加裝導(dǎo)磁體。對(duì)該工件的感應(yīng)淬火只能通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)、改進(jìn)加熱過(guò)程以最大限度發(fā)揮設(shè)備能力的方法。

高頻感應(yīng)淬火

（2）淬火工藝方案

淬火工藝方案包括加熱時(shí)間、淬火溫度、淬火介質(zhì)。

許多人認(rèn)為，高頻感應(yīng)淬火都屬于瞬時(shí)加熱，可以在短短幾秒內(nèi)達(dá)到淬火溫度，這種認(rèn)識(shí)反映的是普遍情況，卻是不全面的。有些情況下，加熱速度會(huì)慢一些，而在一些特殊情況下，通過(guò)降低電壓輸出等手段，減慢零件的加熱速度，可以滿(mǎn)足一些特殊工件或特殊技術(shù)要求的需要。對(duì)于該工件來(lái)說(shuō)，由于諸多不利因素的存在，快速加熱是不現(xiàn)實(shí)的，考慮目測(cè)溫度變化的需要和防止過(guò)熱甚至表面熔融現(xiàn)象的發(fā)生，以保證淬火質(zhì)量，必須立足于較慢的加熱速度。加熱速度過(guò)慢則將失去表面淬火的優(yōu)勢(shì)，還會(huì)因熱傳導(dǎo)使淬硬層過(guò)大。實(shí)踐證明，將該工件的加熱時(shí)間控制在2.5～3min之間較為適宜。

工件的淬火溫度應(yīng)根據(jù)鋼種、原始組織及在相變區(qū)的加熱速度來(lái)確定，鋼種和原始組織一定的條件下，淬火溫度主要由加熱速度決定。加熱速度越快，所需的淬火溫度越高，高頻淬火加熱速度遠(yuǎn)高于常規(guī)熱處理，因此，高頻淬火溫度普遍高于常規(guī)熱處理淬火溫度。球面軸承由于各種原因，加熱存在諸多困難，淬火溫度不宜過(guò)高，淬火溫度越高，實(shí)現(xiàn)難度越大，這也是選擇較慢加熱速度的原因之一。雖然選擇了較慢的加熱速度，但仍屬快速加熱，再考慮較慢的加熱速度意味著奧氏體化時(shí)間較快速加熱長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)對(duì)多種因素的綜合分析，淬火溫度應(yīng)與常規(guī)熱處理相當(dāng)或略高。

馬氏體不銹鋼淬透性好，工件尺寸不是很大時(shí)，空冷即可完全淬透。球面軸承有效厚度不足10mm，且又是表面淬火，理論上應(yīng)選擇空冷淬火。同時(shí)，考慮到淬火溫度選擇較低的特殊情況，為保證工件淬火效果，滿(mǎn)足硬度要求，空冷淬火不可避免地存在一定不確定因素，選擇冷卻速度較快的淬火介質(zhì)、彌補(bǔ)淬火溫度較低的可能缺陷就成為必然選擇。油冷卻速度明顯好于空冷，在各類(lèi)淬火介質(zhì)中屬于較慢的一種，工件加熱到淬火溫度后立即浸油淬火即可達(dá)到淬火效果。較慢的冷卻速度又不致產(chǎn)生裂紋等缺陷，穩(wěn)定而有效地滿(mǎn)足技術(shù)要求。

淬火工藝方案

（3）實(shí)際效果

按上述方案對(duì)球面軸承進(jìn)行淬火后，球面硬度在45HRC以上，經(jīng)過(guò)480℃回火，硬度仍穩(wěn)定在40HRC以上，且每一工件及工件各部位硬度分布均勻穩(wěn)定，說(shuō)明工件充分達(dá)到了淬火要求。該工件的淬火成功，為加熱難度較大的不銹鋼工件及內(nèi)孔的表面淬火提供了有益的參考。

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