鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理內(nèi)容簡介

鋼材熱處理是鋼鐵生產(chǎn)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(yīng)加熱熱處理的物理基礎(chǔ)與金屬學(xué)基礎(chǔ)；各類鋼材的感應(yīng)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(shù)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(shè)計等專業(yè)的師生參考

第1章感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展與在鋼材熱處理中的應(yīng)用

1.1感應(yīng)加熱技術(shù)的發(fā)展概況

1.1.1感應(yīng)加熱技術(shù)的產(chǎn)生與演變

1.1.2感應(yīng)加熱技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

1.2感應(yīng)加熱技術(shù)在鋼材快速熱處理領(lǐng)域的應(yīng)用

1.2.1無縫鋼管感應(yīng)加熱快速熱處理方面的應(yīng)用

1.2.2焊接鋼管感應(yīng)加熱快速熱處理方面的應(yīng)用

1.2.3棒材感應(yīng)加熱快速熱處理方面的應(yīng)用

1.2.4鋼絲感應(yīng)加熱快速熱處理方面的應(yīng)用

1.2.5鋼軌感應(yīng)加熱熱處理的應(yīng)用

1.2.6帶材和板材感應(yīng)加熱快速熱處理方面的應(yīng)用

1.3鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理工藝的特點

1.3.1顯著改善鋼材的力學(xué)性能和表面質(zhì)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(yīng)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(yīng)加熱快速熱處理的基本原理

2.1鋼材感應(yīng)加熱的物理原理

2.1.1鋼材感應(yīng)加熱的基本電路與磁、電、熱能的轉(zhuǎn)化

2.1.2電磁感應(yīng)現(xiàn)象與法拉第電磁感應(yīng)定律

2.1.3電流的熱效應(yīng)與焦耳.楞茨定律

2.1.4感應(yīng)電流在金屬內(nèi)部分布的特點

2.1.5金屬內(nèi)部熱傳導(dǎo)與溫度的均勻化

2.2鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理的金屬學(xué)基礎(chǔ)

2.2.1傳統(tǒng)加熱時奧氏體的形成過程

2.2.2感應(yīng)加熱對奧氏體形成過程的影響

2.2.3感應(yīng)加熱奧氏體冷卻過程的組織轉(zhuǎn)變

2.2.4感應(yīng)加熱淬火鋼回火時的組織轉(zhuǎn)變

第3章鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理設(shè)備

3.1鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理用加熱電源

3.1.1感應(yīng)加熱電源主電路的基本結(jié)構(gòu)

3.1.2晶閘管中頻感應(yīng)加熱電源

3.1.3晶體管超音頻感應(yīng)加熱電源

3.1.4高頻感應(yīng)加熱電源

3.1.5鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理用電源類型的選擇

3.2感應(yīng)加熱電源頻率的選擇

3.2.1感應(yīng)加熱電源頻率與加熱效率的關(guān)系

3.2.2感應(yīng)加熱電源頻率與加熱溫度和溫度均勻性的關(guān)系

3.2.3感應(yīng)加熱電源頻率與加熱鋼材尺寸的關(guān)系

3.2.4感應(yīng)加熱電源頻率與變頻電源投資費用的關(guān)系

3.2.5感應(yīng)加熱電源頻率選擇的綜合分析

3.3感應(yīng)加熱電源功率的選擇與確定

3.3.1感應(yīng)加熱快速熱處理用電源功率的平衡分析

3.3.2感應(yīng)加熱電源功率容量的計算方法

3.3.3感應(yīng)加熱鋼材快速熱處理用電源設(shè)備的選擇

3.4感應(yīng)加熱鋼材快速熱處理用感應(yīng)器

3.4.1鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理用感應(yīng)器的分類

3.4.2鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理用感應(yīng)器與電源的連接方式

3.4.3感應(yīng)加熱用感應(yīng)器的參數(shù)選擇與計算

3.5感應(yīng)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(gòu)

3.5.2鋼材的水平傳送機構(gòu)

3.5.3鋼材自身旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

3.5.4鋼材夾持輥和熱校直裝置

3.6鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理生產(chǎn)線概況

3.6.1無縫鋼管感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理生產(chǎn)裝置

3.6.2棒材感應(yīng)加熱快速熱處理裝置

3.6.3線材感應(yīng)加熱快速熱處理生產(chǎn)線

第4章鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理的工藝問題

4.1感應(yīng)加熱過程鋼材的透熱問題

4.1.1感應(yīng)加熱時金屬的升溫曲線

4.1.2感應(yīng)加熱時金屬升溫過程的特點

4.1.3感應(yīng)加熱鋼材透熱時間的近似計算方法

4.2感應(yīng)加熱過程鋼材溫度的均勻性

4.2.1感應(yīng)加熱鋼材徑向溫度的均勻性及影響因素

4.2.2感應(yīng)加熱鋼材縱向溫度的均勻性及影響因素

4.3感應(yīng)加熱鋼材溫度的測量與控制

4.3.1感應(yīng)加熱鋼材溫度的測量方法

4.3.2感應(yīng)加熱鋼材溫度的控制方法

4.4感應(yīng)加熱快速熱處理的加熱與冷卻問題

4.4.1感應(yīng)加熱快速熱處理時的淬火加熱

4.4.2感應(yīng)加熱快速熱處理時的淬火冷卻

4.4.3感應(yīng)加熱快速熱處理用淬火介質(zhì)

4.4.4感應(yīng)加熱快速熱處理時的回火加熱與冷卻

4.5感應(yīng)加熱快速熱處理時鋼材的外觀質(zhì)量

4.5.1感應(yīng)加熱快速熱處理鋼材的氧化與脫碳

4.5.2感應(yīng)加熱快速退火處理時冷拉材直徑的變化

4.5.3感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理鋼管的變形與尺寸變化

第5章無縫鋼管感應(yīng)加熱快速熱處理

5.1低合金熱強鋼鋼管感應(yīng)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(yīng)加熱復(fù)合熱處理工藝

5.2高強度小口徑無縫鋼管的感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

5.2.1高強度小口徑無縫鋼管的應(yīng)用概況

5.2.2高強度小口徑無縫鋼管感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝

5.2.3感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理小口徑無縫鋼管的性能特點

5.2.4感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)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(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

5.3.1石油天然氣鉆采用鋼管的應(yīng)用概況

5.3.2石油天然氣鉆采用鋼管的感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝

5.3.3感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)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(yīng)加熱快速熱處理

6.1感應(yīng)加熱焊縫熱處理在焊管生產(chǎn)中的應(yīng)用概況

6.1.1感應(yīng)加熱焊縫熱處理的目的

6.1.2感應(yīng)加熱焊縫熱處理方法

6.2焊縫感應(yīng)加熱正火處理

6.2.1焊縫感應(yīng)加熱正火處理溫度的選擇

6.2.2焊縫感應(yīng)加熱正火保溫時間和冷卻方式

6.2.3焊縫感應(yīng)加熱正火處理后的力學(xué)性能

6.3焊縫感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

6.3.1焊縫感應(yīng)加熱淬火與自行回火處理工藝

6.3.2焊縫感應(yīng)加熱淬火與回火處理工藝

6.4焊縫橫向磁場感應(yīng)加熱的工藝控制

6.4.1直縫焊管焊縫橫向磁場感應(yīng)加熱

6.4.2焊縫加熱溫度的測量與調(diào)控

6.4.3焊縫加熱的對準(zhǔn)裝置

第7章條材感應(yīng)加熱快速熱處理

7.1熱軋棒材感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

7.1.1熱軋棒材感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理概況

7.1.2熱軋棒材感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝

7.1.3感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理熱軋棒材的性能特點

7.2棒材感應(yīng)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(yīng)加熱快速球化退火處理工藝

7.3PC鋼材的感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

7.3.1PC鋼材的生產(chǎn)概況

7.3.2PC鋼材感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝

7.3.3PC鋼材感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理生產(chǎn)線

7.3.4感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理PC鋼材的力學(xué)性能

7.4奧氏體氣閥鋼條材感應(yīng)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(yīng)加熱固溶處理工藝

7.4.3感應(yīng)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(yīng)加熱固溶處理工藝的推廣應(yīng)用

7.5雙相氣閥鋼條材感應(yīng)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(yīng)加熱固溶處理工藝

7.5.3感應(yīng)加熱固溶處理氣閥鋼30Cr13Ni7Si2的性能特點

7.6鋼軌感應(yīng)加熱熱處理

7.6.1鋼軌強化的熱處理方法

7.6.2感應(yīng)加熱鋼軌頭部欠速淬火處理（SQ處理）概況

7.6.3感應(yīng)加熱鋼軌欠速淬火處理工藝參數(shù)的選擇

7.6.4感應(yīng)加熱SQ處理鋼軌的力學(xué)性能

7.7冷拉軸承鋼材感應(yīng)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(yīng)加熱快速退火工藝

7.7.3感應(yīng)加熱快速退火處理冷拉軸承鋼材的性能特點

7.7.4感應(yīng)加熱快速退火處理后冷拉軸承鋼材內(nèi)應(yīng)力的狀況

7.7.5感應(yīng)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(yīng)加熱快速熱處理

8.1預(yù)應(yīng)力鋼絲的感應(yīng)加熱穩(wěn)定化處理

8.1.1預(yù)應(yīng)力鋼絲感應(yīng)加熱穩(wěn)定化處理概況

8.1.2預(yù)應(yīng)力鋼絲感應(yīng)加熱穩(wěn)定化處理工藝

8.1.3預(yù)應(yīng)力鋼絲感應(yīng)加熱穩(wěn)定化處理的效果

8.2高碳鋼絲感應(yīng)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(yīng)加熱索氏體化處理工藝

8.2.3高碳鋼絲半程感應(yīng)加熱索氏體化處理的工藝問題

8.3高碳鋼絲全程感應(yīng)加熱索氏體化處理

8.3.1高碳鋼絲全程感應(yīng)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(yīng)加熱索氏體化處理的試驗結(jié)果

8.4彈簧鋼絲感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

8.4.1彈簧鋼絲調(diào)質(zhì)熱處理的應(yīng)用概況

8.4.2彈簧鋼絲感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝

8.4.3彈簧鋼絲感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝參數(shù)的選擇

8.4.4感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理彈簧鋼絲的性能特點

8.5盤卷線材感應(yīng)加熱井式爐退火處理

8.5.1感應(yīng)加熱井式退火爐的結(jié)構(gòu)

8.5.2感應(yīng)加熱井式爐盤卷線材的退火處理工藝

8.5.3感應(yīng)加熱井式退火爐的改進方向

第9章板材、帶材感應(yīng)加熱快速熱處理

9.1奧氏體不銹鋼板材感應(yīng)加熱固溶處理

9.1.1鋼板縱向磁場感應(yīng)加熱固溶處理裝置

9.1.2鋼板感應(yīng)加熱固溶處理工藝參數(shù)的選擇

9.1.3感應(yīng)加熱固溶處理時鋼板的變形

9.1.4鋼板感應(yīng)加熱固溶處理時的生產(chǎn)率和單位能耗

9.2帶材橫向磁場感應(yīng)加熱快速熱處理

9.2.1帶材橫向磁場感應(yīng)加熱

9.2.2帶材橫向磁場感應(yīng)加熱時的特點

9.2.3帶材橫向磁場感應(yīng)加熱退火處理

9.2.4橫向磁場感應(yīng)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(yīng)加熱固溶處理

第10章半制品坯料的感應(yīng)加熱快速熱處理

10.1鋼管感應(yīng)加熱彎管及其熱處理

10.1.1感應(yīng)加熱彎管的復(fù)合調(diào)質(zhì)處理工藝

10.1.2感應(yīng)加熱復(fù)合調(diào)質(zhì)處理彎管的力學(xué)性能

10.2液壓支柱用鋼管坯料感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

10.2.1液壓支柱用鋼管的化學(xué)成分與力學(xué)性能

10.2.2液壓支柱用鋼管坯料感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理裝置

10.2.3感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理液壓支柱油缸鋼管的效果

10.3短棒材坯料中頻感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理

10.3.1活塞桿坯料感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理工藝

10.3.2調(diào)質(zhì)處理工藝參數(shù)的選擇

10.3.3活塞桿感應(yīng)加熱調(diào)質(zhì)處理后的性能

第11章鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理時的能源消耗

11.1鋼材感應(yīng)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(yīng)加熱快速熱處理時鋼材的單位能耗

11.2鋼材感應(yīng)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(yīng)加熱快速熱處理時的能源利用率

11.3感應(yīng)加熱快速熱處理的節(jié)能特點

11.3.1鋼材感應(yīng)加熱的節(jié)能特點

11.3.2鋼材感應(yīng)加熱快速熱處理的工藝節(jié)能特點

參考文獻2100433B

感應(yīng)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(yīng)加熱設(shè)備在金屬表面熱處理中得到了廣泛應(yīng)用。

感應(yīng)加熱表面熱處理感應(yīng)加熱設(shè)備

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

感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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 。

根據(jù)交變電流的頻率高低，可將感應(yīng)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(yīng)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(fù)雜工件的薄層表面淬火。②高頻感應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)加熱熱處理特點和應(yīng)用

感應(yīng)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(diào)整，易于控制。⑤加熱設(shè)備可以安裝在機械加工生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)應(yīng)力，工件抗疲勞破斷能力較高。

感應(yīng)加熱熱處理優(yōu)缺點

感應(yīng)加熱熱處理也有一些缺點。與火焰淬火相比，感應(yīng)加熱設(shè)備較復(fù)雜，而且適應(yīng)性較差，對某些形狀復(fù)雜的工件難以保證質(zhì)量。

感應(yīng)加熱熱處理應(yīng)用范圍

感應(yīng)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(yīng)加熱表面淬火，設(shè)計載荷下的疲勞循環(huán)次數(shù)比用調(diào)質(zhì)處理約提高10倍。感應(yīng)加熱表面淬火的工件材料一般為中碳鋼。為適應(yīng)某些工件的特殊需要，已研制出供感應(yīng)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(yīng)加熱表面淬火。淬冷介質(zhì)常用水或高分子聚合物水溶液。

感應(yīng)加熱熱處理設(shè)備

感應(yīng)加熱熱處理的設(shè)備主要由電源設(shè)備、淬火機床和感應(yīng)器組成。 　電源設(shè)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(shè)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(shè)備是發(fā)電機組。一般電源設(shè)備只能輸出一種頻率的電流,有些設(shè)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(yīng)加熱。

電源設(shè)備的選擇與工件要求的加熱層深度有關(guān)。加熱層深的工件，應(yīng)使用電流頻率較低的電源設(shè)備；加熱層淺的工件，應(yīng)使用電流頻率較高的電源設(shè)備。選擇電源設(shè)備的另一條件是設(shè)備功率。加熱表面面積增大，需要的電源功率相應(yīng)加大。當(dāng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)附有提供淬火介質(zhì)的裝置。淬火機床可分為標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)的復(fù)雜工件。

進行感應(yīng)加熱熱處理時，為保證熱處理質(zhì)量和提高熱效率，必須根據(jù)工件的形狀和要求，設(shè)計制造結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)母袘?yīng)器。常用的感應(yīng)器有外表面加熱感應(yīng)器、內(nèi)孔加熱感應(yīng)器、平面加熱感應(yīng)器等2100433B