1、,熱處理工藝及設(shè)備,實(shí)驗(yàn)二 高頻感應(yīng)加熱表面淬火,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解感應(yīng)加熱的原理； 2、了解電流透入深度與材料電阻率及電流頻 率之間的關(guān)系； 3、了解淬硬層深度的測定方法； 4、掌握高頻感應(yīng)加熱淬火的方法,1,零件使用性能要求： 高的表面硬度（HRC5058）、強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，較好的心部塑性和韌性。 采用熱處理工藝：表面淬火,軋輥,鋼的表面淬火,2,感應(yīng)加熱表面淬火,3,快速靈活的感應(yīng)加熱表面淬火,4,高 頻 淬 火,5,火焰加熱表面淬火,6,激光加熱表面淬火,7,二、實(shí)驗(yàn)原理,1、感應(yīng)加熱基本原理 感應(yīng)線圈通交流電交變磁場表面感應(yīng)電勢 瞬時(shí)： 感生渦流強(qiáng)度： Z：渦流回路電抗， R：電

2、阻，XL：感抗 Z很小，（渦流）能達(dá)到很大。 渦流熱效應(yīng) Q總=Q+Q，將零件表層加熱， （Q磁滯熱效應(yīng)，比渦流熱效應(yīng)小的多）,進(jìn)水,出水,淬火噴水套,進(jìn)水,電流密度,8,渦流強(qiáng)度隨高頻電磁場強(qiáng)度由零件表面向內(nèi)層逐漸減小而相應(yīng)減小的規(guī)律，稱為表面效應(yīng)。 交流電頻率越高，渦流層越淺集膚效應(yīng)。 離表面x處的渦流強(qiáng)度： 式中，I0-表面最大的渦流強(qiáng)度；x-到工件表面的距離；-與工件材料物理性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。 當(dāng)x=0時(shí)，Ix = I0 當(dāng)x0時(shí)，IxI0 當(dāng)x=時(shí)，工程規(guī)定，當(dāng)渦流強(qiáng)度從表面向內(nèi)層降低到表面最大渦流強(qiáng)度的36.8%(即)時(shí)，由該處到表面的距離稱為電流透入深度。,2、表面效應(yīng)（集膚效應(yīng)）

3、,9,在感應(yīng)加熱實(shí)踐中，鋼中電流透入深度的計(jì)算常常使用下列簡化公式： 在： C鋼：感應(yīng)加熱透入深度（近似公式）： 800 20時(shí) f為電源頻率（HZ）,10,3.淬硬層深度,工件經(jīng)感應(yīng)加熱淬火后的金相組織與加熱溫度沿截面分布有關(guān)，一般可分為淬硬層、過渡層及心部組織三部分。 與鋼的化學(xué)成分、淬火規(guī)范、工件尺寸等因素有關(guān)；如果加熱層較深，在淬硬層中存在馬氏體+貝氏體或馬氏體+貝氏體+屈氏體+少量鐵素體混合組織。 奧氏體化不均勻，淬火后還可以觀察到高碳馬氏體和低碳馬氏體混合組織。 工件經(jīng)感應(yīng)淬火后可以用金相法、硬度法或酸蝕發(fā)測定或標(biāo)定硬化層深度。金相法測定硬化層深度由表面測至50%馬氏體區(qū)的深度。

4、硬度法測定硬化層深度按半馬氏體區(qū)硬度為準(zhǔn)。,11,感應(yīng)加熱的頻率選擇及應(yīng)用,12,特點(diǎn)： (1)加熱速度快、時(shí)間短，表面淬火可得極細(xì)的馬氏體。 (2)工件表面存在殘余壓應(yīng)力，可提高疲勞強(qiáng)度,疲勞強(qiáng)度顯著使用壽命 如：40Cr鋼，20mm光滑試樣， -1值：調(diào)質(zhì)：450-480， 調(diào)質(zhì)+表淬：630Mpa， 40MnB鋼制造汽車半軸， 調(diào)質(zhì)改調(diào)質(zhì)+表淬，壽命20倍,(3)工件不易氧化、脫碳，變形小。 (4)易于自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。 (5)設(shè)備昂貴 (6)不適合形狀復(fù)雜的工件。,13,操作:高溫火焰加熱工件表面，隨后水冷淬火。 特點(diǎn):（1）方法簡單、不需貴重設(shè)備。 （2）工件大小不受限制 （3）加熱

5、溫度不易控制，淬火質(zhì)量不夠穩(wěn)定。,火焰加熱表面淬火示意圖,工件,噴水管、燒嘴移動(dòng)方向,火焰加熱表面淬火,14,三、實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)設(shè)備,高頻感應(yīng)加熱設(shè)備10KW一臺(tái)； 淬火機(jī)床一臺(tái)； 硬度計(jì)2臺(tái)； 金相顯微鏡5臺(tái)； 8100mm,45號(hào)鋼，T12鋼各5根。,15,四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,1、高頻感應(yīng)加熱淬火測定45號(hào)鋼和T12 鋼工件表面硬度； 2、測定45號(hào)鋼和T12鋼的硬化層深度。,16,五、實(shí)驗(yàn)步驟,全班分成10組，每組一個(gè)試樣，通過加熱時(shí)改變各種參數(shù)來改變硬化層深度以及加熱溫度高低對(duì)淬硬層組織的影響，經(jīng)淬火后測表面硬度及硬化組織，并做出硬度分布曲線 接通高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源，接通冷卻水，按規(guī)定進(jìn)行

6、不同的參數(shù)選擇； 將工件放入不同的感應(yīng)器中加熱(加熱溫度由加熱時(shí)間 進(jìn)行控制)，加熱完畢后噴水冷卻； 將高頻感應(yīng)加熱淬火后的工件用砂紙打磨光亮，測定工 件不同參數(shù)條件下的表面硬度值和距表面不同深度L( 六等份)對(duì)應(yīng)的硬度值填入表2-1； 用金相顯微鏡觀察不同淬火條件下的金相組織并測定工 件不同參數(shù)條件下的硬化層深度； 做出45號(hào)鋼和T12鋼工件的硬度分布曲線。,17,18,六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng),取放試件時(shí)注意不要碰傷感應(yīng)器； 控制加熱時(shí)間(溫度)不能過長，試件淬火時(shí)，動(dòng)作要迅速，以免試件表面過熱，影響淬火質(zhì)量； 淬火或回火后的試樣均要用砂紙打磨表面，去掉氧化皮后再測定硬度值； 硬度測量一般取3點(diǎn)以上的平均值作為該點(diǎn)硬度值。,19,七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求,明確本次實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

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