感應(yīng)加熱表面淬火處理在保證工件基體具有優(yōu)良的強(qiáng)度、塑性、韌性的同時(shí)，提高了工件的表面硬度、耐磨性和抗疲勞性能。感應(yīng)加熱表面淬火在馬氏體不銹鋼制零件中的應(yīng)用越來越廣泛。

 2Cr13、3Cr13、0Cr13Ni4Mo、0Cr17Ni4Cu4Nb等馬氏體不銹鋼和馬氏體沉淀硬化不銹鋼均可采用感應(yīng)加熱表面淬火。

一、感應(yīng)加熱原理

 當(dāng)感應(yīng)圈中通過交變電流時(shí)，在其周圍和內(nèi)部（如感應(yīng)圈中的工件）就產(chǎn)生與電流變化頻率相同的交變磁場，這個(gè)磁場又使工件內(nèi)部產(chǎn)生電場即感應(yīng)電動(dòng)勢，由于金屬是導(dǎo)體，這個(gè)電動(dòng)勢又會(huì)在工件內(nèi)部產(chǎn)生電流。這種電流的電路在工件內(nèi)部是閉合的，又稱之為渦流。渦流使工件產(chǎn)生大量的熱。對鋼鐵材料（鐵磁材料）來說，除渦流的熱效應(yīng)外，還存在“磁滯現(xiàn)象”引起的熱效應(yīng)。

 渦流有其特點(diǎn)，如表面效應(yīng)（集膚效應(yīng)）使渦流會(huì)集中在表面一定深度，叫渦流透入深度，這個(gè)深度也稱電流透人深度δ,電流透入深度δ與交變電流頻率f、工件材料的電阻率p及導(dǎo)磁率μ有一定的關(guān)系。

 鋼鐵材料的電阻率p與溫度成正比，隨材料溫度的升高而增加，而磁導(dǎo)率μ在失磁點(diǎn)以下基本不變，但到失磁點(diǎn)時(shí)突然下庫，約為1,因此，當(dāng)工件溫度達(dá)到失磁點(diǎn)時(shí)，渦流透入深度δ明顯增加。

 無論是在失磁點(diǎn)以下的溫度還是在失磁點(diǎn)以上的溫度，渦流都集中在工件表層中，隨與表面距離的增大而急劇下降。可以近似地認(rèn)為，渦流只在δ的薄層中通過，層外沒有渦流。而渦流所產(chǎn)生的熱量與渦流強(qiáng)度的平方成正比，所以，自表面向里，由渦流產(chǎn)生的熱量下降更快、更明顯，甚至有人認(rèn)為，渦流產(chǎn)生熱量的85%以上集中在δ的厚度內(nèi)。

 感應(yīng)渦流的特性決定了感應(yīng)加熱過程為透人式加熱和傳導(dǎo)式加熱并存的加熱過程。

 當(dāng)感應(yīng)圈內(nèi)的工件產(chǎn)生渦流的瞬間，渦流集中在工件的表面層，且表面最強(qiáng)，向里逐漸減弱，工件表面溫度開始升高，當(dāng)表面溫度升高至失磁溫度時(shí)，加熱層被分為兩層，即最外層的失磁層和與其相連的未失磁層。由于失磁層的渦流強(qiáng)度顯著下降，使得最大渦流強(qiáng)度及加熱最強(qiáng)烈的地方轉(zhuǎn)移至兩層交界處，這時(shí)，該處溫度又快速上升，從而使加熱高溫層向內(nèi)移動(dòng)，這種因渦流強(qiáng)度向內(nèi)不斷移動(dòng)而引起工件加熱層向內(nèi)移動(dòng)的工件加熱方式稱“透人式加熱”。當(dāng)失磁高溫層厚度超過熱態(tài)電流透入深度δ后繼續(xù)加熱時(shí)，熱量總是在δ層中析出，促使該層溫度不斷升高。

 在這種透人式加熱使工件表層溫度升高的同時(shí)，還存在正常的熱傳導(dǎo)過程，使加熱層的厚度不斷向里延伸，從而完成感應(yīng)加熱工件表面達(dá)到淬火溫度的全過程。

 感應(yīng)加熱的表面加熱層是在失磁條件下進(jìn)行的，加熱很緩慢，而又是依靠渦流強(qiáng)度向內(nèi)移動(dòng)的方式傳遞熱量的，所以，表面過熱小。

二、鋼在感應(yīng)加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變特點(diǎn)

 感應(yīng)加熱的一個(gè)重要特征是加熱速度快，而鋼的組織轉(zhuǎn)變與加熱速度有重要的關(guān)系，所以，鋼在感應(yīng)加熱時(shí)的組織轉(zhuǎn)變有與普通加熱不同的特點(diǎn)。

1. 感應(yīng)加熱時(shí)奧氏體形成的特點(diǎn)

有研究表明，由于感應(yīng)加熱速度快，鋼的相變點(diǎn)A_c1、A_c3、A_cm 的溫度升高，即奧氏體的轉(zhuǎn)變溫度升高，而且轉(zhuǎn)變的溫度花固更寬廣。在加熱溫度相同的條件下，加熱速度越快，珠光體中的鐵素體轉(zhuǎn)變成奧氏體后，組織中的滲碳體越難充分溶解。奧氏體中的成分不易均勻化。

 在快速加熱條件下，由于轉(zhuǎn)變溫度升高，過熱度大，奧氏體的形核和長大速度都會(huì)增加，但形核速度比長大速度快得多，所以，奧氏體晶粒會(huì)更細(xì)一些。

2. 馬氏體不銹鋼的感應(yīng)加熱特點(diǎn)

 馬氏體不銹鋼成分中含有大量的鉻、鉬、鎳等合金元素，在平衡狀態(tài)下（如退火狀態(tài)），合金元素在鐵素體和碳化物中的分布不同。形成碳化物的元素，鉻、鉬等集中分布在碳化物中，不形成碳化物的元素，鎳等集中分布在鐵素體中，加熱形成奧氏體后，在原碳化物部分，形成碳化物元素濃度高，不形成碳化物元素濃度低。同時(shí)，合金元素在奧氏體中的擴(kuò)散速度比碳慢。所以，在感應(yīng)快速加熱時(shí)，要使奧氏體中的合金元素均勻化，應(yīng)提高加熱溫度。

 馬氏體不銹鋼含合金元素多，奧氏體均勻化比碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼更困難。因此，感應(yīng)加熱前具備良好的原始組織尤為重要。鋼加熱奧氏體形核是在鐵素體和滲碳體的交界面處，所以，原始晶粒越細(xì)小，鐵素體與滲碳體的相界面越多，奧氏體形核越多，而且，合金元素原子擴(kuò)散距離也越短，奧氏體的形成和均勻化過程也就越快。可見，細(xì)晶粒的原始組織對提高感應(yīng)加熱淬火的質(zhì)量很重要。特別是如果原始組織粗大，有帶狀組織、魏氏組織、大塊鐵素體等情況時(shí)，感應(yīng)加熱淬火容易產(chǎn)生過熱或淬火軟點(diǎn)組織不均等缺陷。

 因此，馬氏體不銹鋼感應(yīng)加熱淬火前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。