實現高速鋼感應加熱和淬火
1.感應淬火的金屬問題
(1)快速升溫的臨界點上升
感應加熱的加熱速度從每秒幾十度到幾百度不等，脈衝淬火達到每秒幾千度（2000～3000℃/s）。 由於加熱速度快，持續時間短，淬火溫度高於普通鹽浴淬火。 為了將組織轉變為奧氏體並均勻化，溫度必須很高。 表1為T1鋼和GCr10鋼快速加熱時Ac15點隨升溫速率加快而升高的相關數據。
感應加熱的比功率遠大於爐內加熱，因此加熱速度快，使珠光體向奧氏體轉變開始和完成升溫所需的時間短。
鋼的原始組織在快速加熱過程中對奧氏體的形核、長大和均勻化過程有很大的影響，因此也對感應淬火的溫度和淬火的組織和性能有顯著影響。 層狀珠光體在加熱過程中比球狀珠光體更容易完成組織轉變過程。 因此，不同原始組織的同一鋼的感應淬火溫度必定為：t淬火（退火狀態）>t淬火（正火狀態）>t淬火[回火（退火+高溫回火）]。 對於珠光體，是指相鄰兩個滲碳體之間距離的一半； 對於游離鐵氧體，它意味著位錯網絡節點之間距離的一半。
(2)快速加熱可使鋼獲得細晶粒或超細晶粒
在較低的加熱速率範圍內，隨著加熱速率的增加，剛好在奧氏體化後形成的初始奧氏體晶粒顯著減少，但當加熱速率較高時，奧氏體開始的晶粒幾乎不再隨著加熱速率的增加而減少。 實踐證明，在實際感應加熱條件下，加熱速度極高，得到的初始晶粒極小，與加熱速度無關。 然而，形成的奧氏體晶粒的生長與加熱速率有關。 當加熱到一定溫度時，加熱速率越小，實際形成的奧氏體晶粒越大，如圖3[2]所示，所以只要控制好加熱溫度和加熱時間，感應加熱就不會產生過熱.
2、高速鋼快速升溫的各種現象
(1)高速鋼葉片快速加熱
早在1923～1924年，前蘇聯的沃洛金就開始研究高速鋼刀具的高頻淬火，但並未成功[3]。 失敗的原因是高速鋼刀具必須完全淬硬，否則產生的高溫淬火和高強度淬硬層較厚，還有擔心高頻淬火碳化物溶解會影響其他特性。 但這是比較膚淺的認識，感應淬火還沒有深入研究。 直到1952年才出現突破。 Gedeberg等人最終成功淬火了18-4mm尺寸的W18Cr3V（P10）葉片。 不幸的是，它並沒有走向工業化生產，但這足以表明高速鋼工具可以進行感應淬火。
(2)高速鋼銲件的快速加熱
高速鋼錐柄鑽頭、立銑刀和其他棒狀工具，無論是閃光焊還是摩擦焊，都是快速加熱的例子，鋼製零件可以在幾秒鐘內加熱到1000°C以上。
(3)高速鋼鍛件的快速加熱
筆者主張φ60mm高速鋼坯在高溫區直接加熱[4]，即冷料直接送入1150～1200℃區，無需預熱。 已生產多年，鍛件質量穩定。
(4) 高速鋼刀具淬火參數公式的應用
高速鋼刀具熱處理中有一個淬火參數公式
- 即 P=t(37+lgτ)[5]
- 式中，P——淬火參數；
- t——淬火加熱溫度；
- τ——淬火加熱時間。
式中的P代表淬火加熱溫度和加熱時間的綜合影響。 在淬火過程中，無論淬火加熱溫度和加熱時間如何變化，只要兩者的作用與淬火參數相同，奧氏體化程度就應該相等。 即高溫短時間（快速加熱）和低溫長時間，只要P相同，刀具淬火的質量是一樣的。
(5)高速鋼工具爐的快速加熱和半快速加熱
1950年代末，在蘇聯熱處理專家的幫助下，北京、天津、上海等地推廣快速加熱節能熱處理技術，取得了大量成功經驗。 可惜材料不多了。 筆者僅有上海工具廠W18Cr4V鋼φ14mm錐柄鑽和槽銑刀快速加熱數據[6]。 據悉，W18Cr4V鋼淬火加熱溫度由常規的1270～1280℃提高到1300～1310℃，加熱係數由原來的10～12s/mm縮短為5～6s/mm，刀具壽命延長沒有減少，而是略有增加。
(6)激光、電子束等高能量密度高速鋼刀具表面改性
近年來，有激光等高速鋼表面改性的報導[7]，指出高速鋼可以快速加熱。 技術方法是在M42鋼表面高速施加高能量密度等離子體，使材料表面局部快速加熱和冷卻。 加熱冷卻速度可達104～108K°/s，可在工件表面成型。 晶體結構的改性層達到提高材料性能的目的。
(7)高速鋼的快速加熱歷史悠久
高速鋼問世100多年來，人們從未停止過對其熱處理工藝的創新和改革。 前蘇聯有人認為，可以以任何速度加熱鋼。 受限於當時的條件，僅限於鹽浴爐和高頻加熱，而且淬火的零件都是棒材或板材，不能再簡單了，不具有普遍性。 高速鋼鍛坯快速加熱的應用比較成功。 大多數人認為，高速鋼材料經過壓力加工和鍛造前退火後的加熱速度是可以無限的[8]。 當激光、電子束等新技術、新工藝出現時，關於高速鋼快速加熱表面改性結果的報導屢見不鮮，表明高速鋼快速加熱已進入實質性應用階段。
3、感應加熱淬火在高速鋼機械葉片中的應用
高速鋼具有良好的淬透性，可以在空氣中淬火，因此被稱為“風鋼”。 它的淬透性也很好，在空氣中可以淬火到64HRC以上，產生非常鋒利的切削刃。 又稱“鳳崗”。 高速鋼感應加熱淬火為自冷淬火，節能環保，生產效率高。
無論哪種鋼淬火都需要兩個基本條件：一是要奧氏體化，二是立即冷卻，冷卻速度要大於鋼的臨界冷卻速度（vPro）。 感應加熱的特點是加熱工件表面。 如果表面層奧氏體化，立即停止加熱，相鄰未加熱金屬能迅速傳導加熱層的熱量，其冷卻速度>v，表面就會硬化。 它不依靠表面噴射淬火液進行快速冷卻，而是通過內部冷金屬進行冷卻。 這種特殊的淬火工藝只有在高能量密度加熱下才能實現。 感應加熱是高能量密度加熱方法之一。 由於具有極高的功率密度和極短的加熱時間，故又稱脈衝加熱。
感應加熱的溫度可用紅外光電高溫計或光學高溫計測量，或目測（根據被加熱工件的顏色）判斷淬火加熱溫度。
感應加熱時渦流在工件上產生的熱量主要用於加熱所需的表層，但在此過程中工件發出的熱量有兩種。 第一種是從受熱面傳到空氣中，稱為輻射。 熱; 第二種是從工件的加熱層傳導到芯部，稱為傳導熱。 這兩種熱損失，特別是向內熱傳導的作用，加深了加熱層的理論深度，可以用d深度=0.2（mm），其中t為加熱時間（s）。 隨著功率密度的降低和加熱時間的增加，損耗增加。 如果工件比較薄，熱傳導會很快從表面傳遞到芯部，整個截面都會熱透。 高速鋼是一種自硬材料，一旦停止加熱就會硬化。
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