感应淬火替代渗碳淬火.docx

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1、感应淬火最早得到应用是为了提高零件表面硬度，以满足耐磨性的要求。经过几十年的发展，感应淬火已经发展成为应用范围最为广泛的热处理技术，在汽车、铁路、船舶、工程机械、机床以及军工等行业形成了完善的技术和质量体系。感应淬火替代渗碳淬火是其推广应用的一个重要领域，基于其突出的经济性和较高的技术指标，受到业界的重视。对于两者的比较，在以下几个方面进行分析。经济性先进的技术是用最低的成本获得满足需求的性能，经济性是技术应用首先考虑的因素。1.设备投资感应淬火设备的投资是比较小的。如中等规格齿轮的淬火设备，一条齿轮连续炉渗碳线投资约800万元，加

2、上淬火压床、吊具等辅助设备合计约1500万元。按照相同的产能对比，需要2台感应淬火机床，每套自动淬火机床的价格约100万元，仅仅是渗碳设备的10%～20%。与多用炉相比，1套感应淬火机床的产能至少与3台多用炉相当，其投资相当于多用炉（包括辅助系统）的50%。设备的占地面积和安装方面也是费用支出的重要部分。渗碳设备占地面积大，对厂房的水、电、气要求较高，造成生产厂房需要较大的投资，安装费用也较高。感应淬火设备占地面积小，安装简便，费用要少很多。2.生产运行费用和生产节拍感应淬火生产运行费用低，也是其具有推广价值的重要指标。统计显示，感

3、应淬火的能耗为渗碳淬火的20%左右，淬火介质的消耗为30%左右，设备维护和消耗备件的费用为20%左右，生产三废的排放也非常低。感应淬火为快速加热，加热时间为几秒到几十秒，生产节拍非常快。对于降低人工成本、降低在制品率有优势。3.热处理零件用材料发达国家的感应淬火用材料有一个专门的系列，但专用材料不表示高成本，只是为达到更好的效果而做的调整。感应淬火选材范围是最广泛的，并且由于其特有的优异性能可以选用低成本的材料替代价格较高的渗碳材料。渗碳处理的温度高、时间长，需要特别注意控制其晶粒长大，所以渗碳用钢中必须含有一定含量的细化晶粒合金元

4、素。4.热处理后的加工在渗碳淬火的实践中，往往在后续的磨削工序出现渗碳层被磨掉的问题，其原因就是渗碳层相对较浅，热处理变形后偏磨。与渗碳等化学热处理相比，感应淬火的硬化层更深，给后续加工带来更大的灵活性，也降低了热处理前工序的要求，所以加工成本低，废品率低。技术指标渗碳淬火在零件表面形成高含碳量的马氏体层，硬度高、碳化物含量高，具有高的耐磨性，而心部为低碳马氏体组织，所以表面压应力大，零件整体韧性高。这些特点使渗碳淬火在齿轮等需要高耐磨性、高疲劳强度、高接触疲劳强度的零件上广泛采用。感应淬火具有快速加热快速冷却的特点，使材料晶粒度显

5、著提高，在得到超高硬度的同时，获得了较高的韧度指标，从而提升零件性能。1.耐磨性渗碳淬火零件具有很高的耐磨性，是由于其表层高硬度和碳化物。感应淬火可以在较低的含碳量下获得高硬度，耐磨性还与其微观组织结构有关。20CrMnTiH3渗碳淬火和45钢感应淬火制成标准的磨损试样，硬度均为62～62.5HRC，在M-200磨损试验机上试验，对磨件为T10淬火。经过160万次磨损，渗碳试样失重4.0mg，感应淬火试样失重2.1mg。是什么机理使感应淬火试样具有更高的耐磨性，非常值得研究。2.强度通常认为强度与硬度相关，相同的硬度就可以得到相同的

6、强度。对于具体零件而言，还与哪些参数有联系呢？我们对20CrMnTiH3渗碳淬火和45钢、40CrH、40MnBH感应淬火制成的标准哑铃状拉伸试样进行试验，试样有效部位直径为20mm，测得的抗拉强度分别为819MPa、1184MPa、1364MPa、1369MPa，几种中碳钢试样感应淬火后的强度明显高于渗碳件。两种工艺结果相比。渗碳淬火试样表面为高碳马氏体，渗层1.25mm，硬度62～63HRC，心部为低碳马氏体，硬度32HRC。感应淬火试样表面为中碳马氏体，硬化层深度3.6mm，硬度62HRC，心部为回火索氏体，硬度26HRC。可

7、以发现两种处理方式得到的表面硬化层深度有较大差异，感应淬火得到较深的硬化层，从而得到更大的零件强度。所以，讨论哪种强化工艺更好时，不仅要从微观角度分析，更要从宏观方面考虑。3.疲劳强度渗碳淬火和感应淬火后零件表面得到有效强化，并形成较大的残余压应力，都具有较高的疲劳强度。选用模数2.5的齿轮零件进行研究，分别采用20CrMnTiH3渗碳淬火，渗碳深度1.2mm；45钢、42CrMo感应淬火，齿根淬火深度2.0mm。硬度均为61～63HRC，热处理后经过磨齿加工。按照图1所示的加载方式在疲劳试验机上试验。3种不同材料和热处理的齿轮轮齿

8、弯曲中值疲劳极限压载荷分别为18.50kN、20.30kN和28.88kN。42CrMo感应淬火齿轮的疲劳强度高于20CrMnTiH3渗碳淬火56%，具有显著优势。分析其机理，需要从硬化层组织、表面压应力水平、心部组织和硬度等方面入手