鋼材感應加熱快速熱處理

鋼材熱處理是鋼鐵生產的重要組成部分，通過熱處理使鋼材的潛力得到充分發(fā)揮。書中包括感應加熱熱處理的物理基礎與金屬學基礎；各類鋼材的感應加熱快速熱處理的工藝以及熱處理后鋼材的性能；對新興鋼材熱處理與傳統(tǒng)熱處理的特點進行了對比與分析；對新興鋼材熱處理工藝的節(jié)能效果進行了評價。

本書可供從事材料熱處理工作的工程技術人員和大專院校材料工程、冶金工程、鋼材加工、機械制造與設計等專業(yè)的師生參考

第1章感應加熱技術的發(fā)展與在鋼材熱處理中的應用

1.1感應加熱技術的發(fā)展概況

1.1.1感應加熱技術的產生與演變

1.1.2感應加熱技術的工業(yè)應用

1.2感應加熱技術在鋼材快速熱處理領域的應用

1.2.1無縫鋼管感應加熱快速熱處理方面的應用

1.2.2焊接鋼管感應加熱快速熱處理方面的應用

1.2.3棒材感應加熱快速熱處理方面的應用

1.2.4鋼絲感應加熱快速熱處理方面的應用

1.2.5鋼軌感應加熱熱處理的應用

1.2.6帶材和板材感應加熱快速熱處理方面的應用

1.3鋼材感應加熱快速熱處理工藝的特點

1.3.1顯著改善鋼材的力學性能和表面質量

1.3.2改善鋼材的特殊性能

1.3.3降低鋼材熱處理時的能源消耗

1.3.4感應加熱快速熱處理工藝是綠色環(huán)保型工藝

第2章鋼材感應加熱快速熱處理的基本原理

2.1鋼材感應加熱的物理原理

2.1.1鋼材感應加熱的基本電路與磁、電、熱能的轉化

2.1.2電磁感應現(xiàn)象與法拉第電磁感應定律

2.1.3電流的熱效應與焦耳.楞茨定律

2.1.4感應電流在金屬內部分布的特點

2.1.5金屬內部熱傳導與溫度的均勻化

2.2鋼材感應加熱快速熱處理的金屬學基礎

2.2.1傳統(tǒng)加熱時奧氏體的形成過程

2.2.2感應加熱對奧氏體形成過程的影響

2.2.3感應加熱奧氏體冷卻過程的組織轉變

2.2.4感應加熱淬火鋼回火時的組織轉變

第3章鋼材感應加熱快速熱處理設備

3.1鋼材感應加熱快速熱處理用加熱電源

3.1.1感應加熱電源主電路的基本結構

3.1.2晶閘管中頻感應加熱電源

3.1.3晶體管超音頻感應加熱電源

3.1.4高頻感應加熱電源

3.1.5鋼材感應加熱快速熱處理用電源類型的選擇

3.2感應加熱電源頻率的選擇

3.2.1感應加熱電源頻率與加熱效率的關系

3.2.2感應加熱電源頻率與加熱溫度和溫度均勻性的關系

3.2.3感應加熱電源頻率與加熱鋼材尺寸的關系

3.2.4感應加熱電源頻率與變頻電源投資費用的關系

3.2.5感應加熱電源頻率選擇的綜合分析

3.3感應加熱電源功率的選擇與確定

3.3.1感應加熱快速熱處理用電源功率的平衡分析

3.3.2感應加熱電源功率容量的計算方法

3.3.3感應加熱鋼材快速熱處理用電源設備的選擇

3.4感應加熱鋼材快速熱處理用感應器

3.4.1鋼材感應加熱快速熱處理用感應器的分類

3.4.2鋼材感應加熱快速熱處理用感應器與電源的連接方式

3.4.3感應加熱用感應器的參數(shù)選擇與計算

3.5感應加熱快速熱處理用機械裝置

3.5.1鋼材的供料和收料機構

3.5.2鋼材的水平傳送機構

3.5.3鋼材自身旋轉機構

3.5.4鋼材夾持輥和熱校直裝置

3.6鋼材感應加熱快速熱處理生產線概況

3.6.1無縫鋼管感應加熱調質處理生產裝置

3.6.2棒材感應加熱快速熱處理裝置

3.6.3線材感應加熱快速熱處理生產線

第4章鋼材感應加熱快速熱處理的工藝問題

4.1感應加熱過程鋼材的透熱問題

4.1.1感應加熱時金屬的升溫曲線

4.1.2感應加熱時金屬升溫過程的特點

4.1.3感應加熱鋼材透熱時間的近似計算方法

4.2感應加熱過程鋼材溫度的均勻性

4.2.1感應加熱鋼材徑向溫度的均勻性及影響因素

4.2.2感應加熱鋼材縱向溫度的均勻性及影響因素

4.3感應加熱鋼材溫度的測量與控制

4.3.1感應加熱鋼材溫度的測量方法

4.3.2感應加熱鋼材溫度的控制方法

4.4感應加熱快速熱處理的加熱與冷卻問題

4.4.1感應加熱快速熱處理時的淬火加熱

4.4.2感應加熱快速熱處理時的淬火冷卻

4.4.3感應加熱快速熱處理用淬火介質

4.4.4感應加熱快速熱處理時的回火加熱與冷卻

4.5感應加熱快速熱處理時鋼材的外觀質量

4.5.1感應加熱快速熱處理鋼材的氧化與脫碳

4.5.2感應加熱快速退火處理時冷拉材直徑的變化

4.5.3感應加熱調質處理鋼管的變形與尺寸變化

第5章無縫鋼管感應加熱快速熱處理

5.1低合金熱強鋼鋼管感應加熱快速正火處理

5.1.1低合金熱強鋼的概況

5.1.2低合金熱強鋼的感應加熱復合熱處理工藝

5.2高強度小口徑無縫鋼管的感應加熱調質處理

5.2.1高強度小口徑無縫鋼管的應用概況

5.2.2高強度小口徑無縫鋼管感應加熱調質處理工藝

5.2.3感應加熱調質處理小口徑無縫鋼管的性能特點

5.2.4感應加熱調質處理小口徑鋼管的使用效果

5.3石油天然氣鉆采用無縫鋼管的感應加熱調質處理

5.3.1石油天然氣鉆采用鋼管的應用概況

5.3.2石油天然氣鉆采用鋼管的感應加熱調質處理工藝

5.3.3感應加熱調質處理石油天然氣鉆采用鋼管的性能特點

第6章焊接鋼管感應加熱快速熱處理

6.1感應加熱焊縫熱處理在焊管生產中的應用概況

6.1.1感應加熱焊縫熱處理的目的

6.1.2感應加熱焊縫熱處理方法

6.2焊縫感應加熱正火處理

6.2.1焊縫感應加熱正火處理溫度的選擇

6.2.2焊縫感應加熱正火保溫時間和冷卻方式

6.2.3焊縫感應加熱正火處理后的力學性能

6.3焊縫感應加熱調質處理

6.3.1焊縫感應加熱淬火與自行回火處理工藝

6.3.2焊縫感應加熱淬火與回火處理工藝

6.4焊縫橫向磁場感應加熱的工藝控制

6.4.1直縫焊管焊縫橫向磁場感應加熱

6.4.2焊縫加熱溫度的測量與調控

6.4.3焊縫加熱的對準裝置

第7章條材感應加熱快速熱處理

7.1熱軋棒材感應加熱調質處理

7.1.1熱軋棒材感應加熱調質處理概況

7.1.2熱軋棒材感應加熱調質處理工藝

7.1.3感應加熱調質處理熱軋棒材的性能特點

7.2棒材感應加熱快速球化退火處理

7.2.1傳統(tǒng)球化退火處理過程及其存在問題

7.2.2感應加熱快速球化退火處理工藝

7.3PC鋼材的感應加熱調質處理

7.3.1PC鋼材的生產概況

7.3.2PC鋼材感應加熱調質處理工藝

7.3.3PC鋼材感應加熱調質處理生產線

7.3.4感應加熱調質處理PC鋼材的力學性能

7.4奧氏體氣閥鋼條材感應加熱固溶處理

7.4.1奧氏體氣閥鋼條材固溶處理概況

7.4.2奧氏體氣閥鋼條材感應加熱固溶處理工藝

7.4.3感應加熱固溶處理奧氏體氣閥鋼的性能特點

7.4.4奧氏體鋼條材感應加熱固溶處理工藝的推廣應用

7.5雙相氣閥鋼條材感應加熱固溶處理

7.5.1雙相氣閥鋼條材固溶處理概況

7.5.2雙相氣閥鋼30Cr13Ni7Si2條材的感應加熱固溶處理工藝

7.5.3感應加熱固溶處理氣閥鋼30Cr13Ni7Si2的性能特點

7.6鋼軌感應加熱熱處理

7.6.1鋼軌強化的熱處理方法

7.6.2感應加熱鋼軌頭部欠速淬火處理（SQ處理）概況

7.6.3感應加熱鋼軌欠速淬火處理工藝參數(shù)的選擇

7.6.4感應加熱SQ處理鋼軌的力學性能

7.7冷拉軸承鋼材感應加熱快速退火處理

7.7.1冷拉軸承鋼材退火處理工藝概況

7.7.2冷拉軸承鋼材感應加熱快速退火工藝

7.7.3感應加熱快速退火處理冷拉軸承鋼材的性能特點

7.7.4感應加熱快速退火處理后冷拉軸承鋼材內應力的狀況

7.7.5感應加熱快速退火處理后軸承鋼的球化組織狀態(tài)

第8章鋼絲感應加熱快速熱處理

8.1預應力鋼絲的感應加熱穩(wěn)定化處理

8.1.1預應力鋼絲感應加熱穩(wěn)定化處理概況

8.1.2預應力鋼絲感應加熱穩(wěn)定化處理工藝

8.1.3預應力鋼絲感應加熱穩(wěn)定化處理的效果

8.2高碳鋼絲感應加熱（半程）索氏體化處理

8.2.1高碳鋼絲索氏體化處理概況

8.2.2高碳鋼絲半程感應加熱索氏體化處理工藝

8.2.3高碳鋼絲半程感應加熱索氏體化處理的工藝問題

8.3高碳鋼絲全程感應加熱索氏體化處理

8.3.1高碳鋼絲全程感應加熱索氏體化處理的基本工藝過程

8.3.2高碳鋼絲全程感應加熱索氏體化處理的試驗結果

8.4彈簧鋼絲感應加熱調質處理

8.4.1彈簧鋼絲調質熱處理的應用概況

8.4.2彈簧鋼絲感應加熱調質處理工藝

8.4.3彈簧鋼絲感應加熱調質處理工藝參數(shù)的選擇

8.4.4感應加熱調質處理彈簧鋼絲的性能特點

8.5盤卷線材感應加熱井式爐退火處理

8.5.1感應加熱井式退火爐的結構

8.5.2感應加熱井式爐盤卷線材的退火處理工藝

8.5.3感應加熱井式退火爐的改進方向

第9章板材、帶材感應加熱快速熱處理

9.1奧氏體不銹鋼板材感應加熱固溶處理

9.1.1鋼板縱向磁場感應加熱固溶處理裝置

9.1.2鋼板感應加熱固溶處理工藝參數(shù)的選擇

9.1.3感應加熱固溶處理時鋼板的變形

9.1.4鋼板感應加熱固溶處理時的生產率和單位能耗

9.2帶材橫向磁場感應加熱快速熱處理

9.2.1帶材橫向磁場感應加熱

9.2.2帶材橫向磁場感應加熱時的特點

9.2.3帶材橫向磁場感應加熱退火處理

9.2.4橫向磁場感應加熱帶材退火處理時的工藝問題

9.2.5奧氏體不銹鋼帶材橫向磁場感應加熱固溶處理

第10章半制品坯料的感應加熱快速熱處理

10.1鋼管感應加熱彎管及其熱處理

10.1.1感應加熱彎管的復合調質處理工藝

10.1.2感應加熱復合調質處理彎管的力學性能

10.2液壓支柱用鋼管坯料感應加熱調質處理

10.2.1液壓支柱用鋼管的化學成分與力學性能

10.2.2液壓支柱用鋼管坯料感應加熱調質處理裝置

10.2.3感應加熱調質處理液壓支柱油缸鋼管的效果

10.3短棒材坯料中頻感應加熱調質處理

10.3.1活塞桿坯料感應加熱調質處理工藝

10.3.2調質處理工藝參數(shù)的選擇

10.3.3活塞桿感應加熱調質處理后的性能

第11章鋼材感應加熱快速熱處理時的能源消耗

11.1鋼材感應加熱快速熱處理時的單位能耗

11.1.1鋼材加熱時的理論單位能耗

11.1.2鋼材加熱時的實際單位能耗

11.1.3感應加熱快速熱處理時鋼材的單位能耗

11.2鋼材感應加熱快速熱處理時的能源利用狀況

11.2.1能源利用率及其計算方法

11.2.2鋼材感應加熱快速熱處理時的能源利用率

11.3感應加熱快速熱處理的節(jié)能特點

11.3.1鋼材感應加熱的節(jié)能特點

11.3.2鋼材感應加熱快速熱處理的工藝節(jié)能特點

參考文獻2100433B

感應加熱表面淬火具有表面質量好，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。

感應加熱表面熱處理感應加熱設備

感應加熱設備是產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。

感應加熱表面熱處理表面淬火

將工件放在用空心銅管繞成的感應器內，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體轉變溫度范圍，縮短轉變時間。

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 。

根據(jù)交變電流的頻率高低，可將感應加熱熱處理分為超高頻、高頻、超音頻、中頻、工頻 5類。①超高頻感應加熱熱處理所用的電流頻率高達27兆赫，加熱層極薄，僅約0.15毫米，可用于圓盤鋸等形狀復雜工件的薄層表面淬火。②高頻感應加熱熱處理所用的電流頻率通常為200～300千赫,加熱層深度為0.5～2毫米,可用于齒輪、汽缸套、凸輪、軸等零件的表面淬火。③超音頻感應加熱熱處理所用的電流頻率一般為20～30千赫，用超音頻感應電流對小模數(shù)齒輪加熱，加熱層大致沿齒廓分布，粹火后使用性能較好。④中頻感應加熱熱處理所用的電流頻率一般為2.5～10千赫,加熱層深度為2～8毫米，多用于大模數(shù)齒輪、直徑較大的軸類和冷軋輥等工件的表面淬火。⑤工頻感應加熱熱處理所用的電流頻率為50～60赫，加熱層深度為10～15毫米，可用于大型工件的表面淬火。

感應加熱熱處理特點和應用

感應加熱的主要優(yōu)點是：①不必整體加熱，工件變形小，電能消耗小。②無公害。③加熱速度快，工件表面氧化脫碳較輕。④表面淬硬層可根據(jù)需要進行調整，易于控制。⑤加熱設備可以安裝在機械加工生產線上，易于實現(xiàn)機械化和自動化，便于管理，且可減少運輸，節(jié)約人力，提高生產效率。⑥淬硬層馬氏體組織較細，硬度、強度、韌性都較高。⑦表面淬火后工件表層有較大壓縮內應力，工件抗疲勞破斷能力較高。

感應加熱熱處理優(yōu)缺點

感應加熱熱處理也有一些缺點。與火焰淬火相比，感應加熱設備較復雜，而且適應性較差，對某些形狀復雜的工件難以保證質量。

感應加熱熱處理應用范圍

感應加熱廣泛用于齒輪、軸、曲軸、凸輪、軋輥等工件的表面淬火，目的是提高這些工件的耐磨性和抗疲勞破斷的能力。汽車后半軸采用感應加熱表面淬火，設計載荷下的疲勞循環(huán)次數(shù)比用調質處理約提高10倍。感應加熱表面淬火的工件材料一般為中碳鋼。為適應某些工件的特殊需要，已研制出供感應加熱表面淬火專用的低淬透性鋼。高碳鋼和鑄鐵制造的工件也可采用感應加熱表面淬火。淬冷介質常用水或高分子聚合物水溶液。

感應加熱熱處理設備

感應加熱熱處理的設備主要由電源設備、淬火機床和感應器組成。 　電源設備的主要作用是輸出頻率適宜的交變電流。高頻電流電源設備有電子管高頻發(fā)生器和可控硅變頻器兩種。中頻電流電源設備是發(fā)電機組。一般電源設備只能輸出一種頻率的電流,有些設備可以改變電流頻率,也可以直接用50赫的工頻電流進行感應加熱。

電源設備的選擇與工件要求的加熱層深度有關。加熱層深的工件，應使用電流頻率較低的電源設備；加熱層淺的工件，應使用電流頻率較高的電源設備。選擇電源設備的另一條件是設備功率。加熱表面面積增大，需要的電源功率相應加大。當加熱表面面積過大時或電源功率不足時，可采用連續(xù)加熱的方法，使工件和感應器相對移動，前邊加熱，后邊冷卻。但最好還是對整個加熱表面一次加熱。這樣可以利用工件心部余熱使淬硬的表層回火，從而使工藝簡化，還可節(jié)約電能。 感應加熱淬火機床的主要作用是使工件定位并進行必要的運動。此外還應附有提供淬火介質的裝置。淬火機床可分為標準機床和專用機床，前者適用于一般工件，后者適用于大量生產的復雜工件。

進行感應加熱熱處理時，為保證熱處理質量和提高熱效率，必須根據(jù)工件的形狀和要求，設計制造結構適當?shù)母袘?。常用的感應器有外表面加熱感應器、內孔加熱感應器、平面加熱感應器?100433B