马氏体不锈钢工件内孔高频表面淬火 -ag尊龙app

 马氏体不锈钢工件内孔高频表面淬火

（1）加工难点

马氏体不锈钢工件内孔高频表面淬火采用同时加热的方式，其加工难点在于不锈钢材质和内孔表面淬火。

ag尊龙app-kb88凯时官网登录过程中，温度超过材料失磁点（钢铁材料失磁点温度一般在700～800℃）时，材料ag尊龙app-kb88凯时官网登录能力降低，加热速度下降数倍，进一步加热困难。而不锈钢热处理温度高，均在1000℃以上，加热到材料的淬火温度难度更大。另一方面，由于其热处理温度高，接近材料的熔点，虽然失磁点以上加热速度降低，但较常规热处理加热速度仍很快，又难以控制，存在发生零件表面过热熔融的风险。

环状效应是感应加热的三大效应之一，也是造成内孔加热困难的原因所在。即使用对工件进行加热时，通过感应圈的电流集中在感应圈的内侧表面。加热工件外圆表面时，感应圈内侧表面与工件外侧表面相对应，有利于工件的加热，而加热工件内孔表面时，方向则正好相反，会使感应器的电效率显著降低，不利于工件的加热。而且，进行内孔感应淬火时，加热面在工件内部，操作者从外部不易直接观测，一定程度上增加了操作困难。

某产品球面轴承（见图1）要求sf28mm球面淬火，材料为马氏体不锈钢20cr13，淬火硬度要求35～45hrc。该工件除上述加热难点外，其加热面为球面，而不是直通内孔，必然造成感应器与工件加热面的间隙增大，进一步降低了电效率。通常进行内孔高频淬火，为克服环状效应对工件加热的不利影响，采用在感应器上设置导磁体，以改变磁场的分布，迫使电流向接近于工件所需加热的表面分布，从而改善加热效果。但该工件内孔较小，去掉ag尊龙app-kb88凯时官网登录与工件之间的间隙距离以及感应器自身尺寸，感应器内径在13mm以下，无法加装导磁体。对该工件的感应淬火只能通过优化工艺参数、改进加热过程以最大限度发挥设备能力的方法。

（2）淬火工艺方案

淬火工艺方案包括加热时间、ag尊龙app-kb88凯时官网登录、淬火介质。

许多人认为，高频感应淬火都属于瞬时加热，可以在短短几秒内达到淬火温度，这种认识反映的是普遍情况，却是不全面的。有些情况下，ag尊龙app-kb88凯时官网登录会慢一些，而在一些特殊情况下，通过降低电压输出等手段，减慢零件的加热速度，可以满足一些特殊工件或特殊技术要求的需要。对于该工件来说，由于诸多不利因素的存在，快速加热是不现实的，考虑目测温度变化的需要和防止过热甚至表面熔融现象的发生，以保证ag尊龙app-kb88凯时官网登录质量，必须立足于较慢的加热速度。加热速度过慢则将失去表面淬火的优势，还会因热传导使淬硬层过大。实践证明，将该工件的加热时间控制在2.5～3min之间较为适宜。

工件的ag尊龙app-kb88凯时官网登录应根据钢种、原始组织及在相变区的加热速度来确定，钢种和原始组织一定的条件下，淬火温度主要由加热速度决定。加热速度越快，所需的淬火温度越高，高频淬火加热速度远高于常规热处理，因此，温度普遍高于常规热处理淬火温度。球面轴承由于各种原因，加热存在诸多困难，淬火温度不宜过高，淬火温度越高，实现难度越大，这也是选择较慢加热速度的原因之一。虽然选择了较慢的加热速度，但仍属快速加热，再考虑较慢的加热速度意味着奥氏体化时间较快速加热长。经过对多种因素的综合分析，淬火温度应与常规热处理相当或略高。

马氏体不锈钢淬透性好，工件尺寸不是很大时，空冷即可完全淬透。球面轴承有效厚度不足10mm，且又是表面淬火，理论上应选择空冷淬火。同时，考虑到ag尊龙app-kb88凯时官网登录温度选择较低的特殊情况，为保证工件淬火效果，满足硬度要求，空冷淬火不可避免地存在一定不确定因素，选择冷却速度较快的淬火介质、弥补淬火温度较低的可能缺陷就成为必然选择。油冷却速度明显好于空冷，在各类淬火介质中属于较慢的一种，工件加热到淬火温度后立即浸油淬火即可达到淬火效果。较慢的冷却速度又不致产生裂纹等缺陷，稳定而有效地满足技术要求。

（3）实际效果

按上述方案对球面轴承进行淬火后，球面硬度在45hrc以上，经过480℃回火，硬度仍稳定在40hrc以上，且每一工件及工件各部位硬度分布均匀稳定，说明工件充分达到了淬火要求。该工件的淬火成功，为加热难度较大的不锈钢工件及内孔的表面淬火提供了有益的参考。