1.感应淬火的金属学问题

（1）快速加热临界点升高
 

感应加热的升温速度从每秒几十度到几百度，脉冲淬火可达到每秒数千度，激光淬火更可达上万度，由于加热速度快，持续时间短，因此淬火温度比盐浴淬火要高，才能使组织转变为奥氏体。对于碳钢和低合金钢而言，感应淬火温度比常规要提高80~150℃，但高速钢淬火温度提高的幅度没有这么大，往往只高20~40℃。

感应加热的比功率远比炉内加热大，因此加热速度极快，从而促使珠光体向奥氏体转变开始和完成的温度升高所需的时间短。施行快速加热时，钢的临界点（Ac3）也随着加热温度的升高而升高。

（2）快速加热使钢获得细晶粒或超细晶粒

在加热速度较低的范围内，随着加热速度的增大，刚完成奥氏体化所形成的奥氏体起始晶粒显著减小，但在加热速度很高时，奥氏体起始晶粒几乎不再随加热速度的增加而减小。实践证明，在感应加热条件下，加热速度极高，所得的起始晶粒极为细小且与加热速度无关。但是，已形成的奥氏体晶粒的长大与加热速度有关。当继续加热到某一温度时，加热速度越慢，所形成的实际奥氏体晶粒越大，因此只要加热温度与加热时间控制得当，感应加热是不会产生过热的。

根据霍尔·佩茨公式，晶粒越细，钢的强度越高。感应加热获得的细小晶粒，对提高工具强度及寿命有贡献。

2.感应加热淬火在高速钢机械刀片中的应用

高速钢的淬透性很好，在空气中也能淬上火，因此叫“风钢”，其淬硬性也好，空淬也能淬到64HRC以上的高硬度，磨出很锋利的刃口，故也称为“锋钢”。高速钢感应加热淬火属自冷式硬化，节能环保，生产效率高。

不管采取何种方法淬火必备两个基本条件：第一必须奥氏体化，第二必须立即快冷，而且冷却速度应大于钢的临界冷却速度。感应加热的特点只是工件表面被加热，如果表面奥氏体化后立即停止加热，而邻近未被加热的金属能迅速地将加热层的热导走，并且其冷却速度远大于临界冷却速度，则表面即被淬硬，它不是靠表面喷淬火液快冷，而是由内部的冷金属来冷却，这种特殊的淬火工艺只有在高能密度加热下才能实现。感应加热是高能密度的加热方法之一。由于功率密度极大，加热时间极短，因此也称脉冲加热。

感应加热时涡流在工件上产生的热量主要用在已加热的表面层，在此过程中有两种热量同时从工件上散发，第一种是从被加热表面向空气中散发称之为辐射热；第二种是从工件加热层向心部传导的称之为传导热。这两种热损耗，特别是内热传导的作用，加深了理论上的热层深度。如果工件不太厚，热传导很快就从表面传到了心部，整个截面都热透了。高速钢属自硬性材料，加热停止马上就能淬上火，这是其他钢材难以具备的特异功能。

感应加热温度的测量可以用红外光电高温计或光学高温计测量，也可以用目测（根据加热工件的颜色），判断加热温度的高低。

安徽嘉龙锋钢刀具从2014年开始，应用高频感应加热技术，试淬厚度≤6mm的M2钢刀片，投放市场，客户反映很耐用，其使用寿命比在保护气氛炉淬火者高出1倍以上，增强了我们扩大市场的信心。为适应市场对厚刀片需求量的增大，2015年我们又引进了超音频（20~100Hz），自制淬火机床，能淬厚度8~16mm的刀片，图1为全套淬火装置；

 

图1  淬火装置 

图2为尺寸为2600mm×75mm×12mmM2刀片淬火后的金相组织。

 

图2  淬火金相

图3为淬火后侧面及端面硬度分布情况，图3a中侧面硬度分布，1点为3HRC、2点为60.5 HRC、3点为64.5 HRC，图3b中端面硬度分布，1点为64.5HRC、2点为62 HRC、3点为60 HRC；图4为回火后的金相。

 

图3  M2钢刀片感应加热淬火硬度分布
 

 

 图4 回火金相

测得的有效硬化层深度为5.5~6.0mm，其硬度由表面向内递减：64.5 HRC→62 HRC→60HRC。表面较硬，心部较软，机械刀片的工作面始终在表面，这正是很理想的硬度分布。市场调查发现，刀片仍属磨损失效，说明硬度还有提升的空间，但很有限，搞得不好有可能崩刃，应小心谨慎。

 

3.感应淬火刀片的质量检验

感应淬火工件在完成淬火工序以后，一般作如下检查：
 

（1）外观检查

工件表面不得有烧熔、裂纹、撞伤等宏观缺陷。正常淬火后表面是米白色夹有黑色，钢号不一样会有一些差别，有经验的操作工能根据表面颜色判断淬火加热温度的高低。若局部烧熔及明显裂纹、崩落、掉角，在外观检查时即能发现。凡是感应淬火件，检查率100%。

（2）硬度检查

有经验的检验员应用标准锉刀锉触刃面及淬火带，现场可用肖氏或手提式洛氏硬度计或更先进的较准确的硬度计。

（3）金相检验

硬度只是表面现象，金相组织才是本质的东西。金相检查可以在工件上取样，也可以在任何硬化的部位作检查（进口的金相仪）。晶粒号不可以大于10级。其他参数见JB/T9204—2008《钢件感应淬火金相检验》。

（4）淬硬区域检查

不管是淬火后还是回火，均用肖氏硬度计测量。淬硬区域的划定根据刀具宽度及客户需求。

（5）淬硬层深度检验

淬硬层深度目前大多采用切割淬火工件规定部位，测量该部的淬硬层深度。以前大多用金相法测量，现在基本用GB5617标准，以测量淬硬层的断面硬度来确定其深度，此种方法往往需破坏工件检查而造成浪费，因此除特殊工件需故意加长工件，大多参照表面硬度的高低，估计淬硬层深度。

（6）变形检查

尽管刀片感应加热很少畸变，但还是要逐条检查，如发现变形超差，要利用马氏体相变超塑性的原理，及时校正。

（7）裂纹检查

可用磁粉无损检测或用萤光粉显示裂纹。用磁粉检测过的工件应经退磁处理后才能进入下道工序。

4.结语

高速钢感应加热淬火，过去认为是很难的事，现在已经商品化了。随着科学技术的深入发展，热处理工作者“挑战不可能”的信心提高，奇迹一个个涌现，感应加热淬火必将成为热处理的核心竞争力。