1998年，經(jīng)全國科學技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

《電氣工程名詞》第一版。 2100433B

感應加熱原理

感應加熱表面淬火是利用電磁感應原理，在工件表面層產(chǎn)生密度很高的感應電流，迅速加熱至奧氏體狀態(tài)，隨后快速冷卻得到馬氏體組織的淬火方法，。當感應圈中通過一定頻率的交流電時，在其內(nèi)外將產(chǎn)生與電流變化頻率相同的交變磁場。金屬工件放入感應圈內(nèi)，在磁場作用下，工件內(nèi)就會產(chǎn)生與感應圈頻率相同而方向相反的感應電流。由于感應電流沿工件表面形成封閉回路，通常稱為渦流。此渦流將電能變成熱能，將工件的表面迅速加熱。渦流主要分布于工件表面，工件內(nèi)部幾乎沒有電流通過，這種現(xiàn)象稱為表面效應或集膚效應。感應加熱就是利用集膚效應，依靠電流熱效應把工件表面迅速加熱到淬火溫度的。感應圈用紫銅管制做，內(nèi)通冷卻水。當工件表面在感應圈內(nèi)加熱到一定溫度時，立即噴水冷卻，使表面層獲得馬氏體組織。

感應電動勢的瞬時值為：

式中：e——瞬時電勢，V；Φ——零件上感應電流回路所包圍面積的總磁通，Wb，其數(shù)值隨感應器中的電流強度和零件材料的磁導率的增加而增大，并與零件和感應器之問的間隙有關。

零件中感應出來的渦流的方向，在每一瞬時和感應器中的電流方向相反，渦流強度取決于感應電勢及零件內(nèi)渦流回路的電抗，可表示為：

式中，I——渦流電流強度，A；Z——自感電抗，Ω；R——零件電阻，Ω；X——阻抗，Ω。

由于Z值很小，所以I值很大。

零件加熱的熱量為：

對鐵磁材料（如鋼鐵），渦流加熱產(chǎn)生的熱效應可使零件溫度迅速提高。鋼鐵零件是硬磁材料，它具有很大的剩磁，在交變磁場中，零件的磁極方向隨感應器磁場方向的改變而改變。在交變磁場的作用下，磁分子因磁場方向的迅速改變將發(fā)生激烈的摩擦發(fā)熱，因而也對零件加熱起一定作用，這就是磁滯熱效應。這部分熱量比渦流加熱的熱效應小得多。鋼鐵零件磁滯熱效應只有在磁性轉(zhuǎn)變點A2(768℃)以下存在，在A2以上，鋼鐵零件失去磁性，因此，對鋼鐵零件而言，在A₂點以下，加熱速度比在A₂點以上時快。

感應加熱頻率選擇

感應加熱頻率的選擇：根據(jù)熱處理及加熱深度的要求選擇頻率，頻率越高加熱的深度越淺。

高頻（10KHZ以上）加熱的深度為0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加熱，如小模數(shù)齒輪及中小軸類零件等。

中頻（1~10KHZ）加熱深度為2-10mm，一般用于直徑大的軸類和大中模數(shù)的齒輪加熱。

工頻(50HZ)加熱淬硬層深度為10-20mm，一般用于較大尺寸零件的透熱，大直徑零件（直徑300mm以上，如軋輥等）的表面淬火。

感應加熱經(jīng)驗公式

感應加熱淬火表層淬硬層的深度，取決于加熱的厚度，而加熱的厚度又取決于交流電的頻率，一般是頻率高加熱深度淺，淬硬層深度也就淺。頻率f與加熱深度δ的關系，有如下公式：

式中：f為頻率，單位為Hz；δ為加熱深度，單位為毫米（mm）。

感應加熱表面淬火具有表面質(zhì)量好，脆性小，淬火表面不易氧化脫碳，變形小等優(yōu)點，所以感應加熱設備在金屬表面熱處理中得到了廣泛應用。

感應加熱感應加熱設備

感應加熱設備是產(chǎn)生特定頻率感應電流，進行感應加熱及表面淬火處理的設備。

感應加熱表面淬火

將工件放在用空心銅管繞成的感應器內(nèi)，通入中頻或高頻交流電后，在工件表面形成同頻率的的感應電流，將零件表面迅速加熱（幾秒鐘內(nèi)即可升溫800～1000度，心部仍接近室溫）后立即噴水冷卻（或浸油淬火)，使工件表面層淬硬。

與普通加熱淬火比較感應加熱表面淬火具有以下優(yōu)點：

1、加熱速度極快，可擴大A體轉(zhuǎn)變溫度范圍，縮短轉(zhuǎn)變時間。

2、淬火后工件表層可得到極細的隱晶馬氏體，硬度稍高（2～3HRC）。脆性較低及較高疲勞強度。

3、經(jīng)該工藝處理的工件不易氧化脫碳，甚至有些工件處理后可直接裝配使用。

4、淬硬層深，易于控制操作，易于實現(xiàn)機械化，自動化。