高頻感應(yīng)加熱表面淬火-驗證

1、高頻感應(yīng)加熱表面淬火一、實驗?zāi)康?、了解感應(yīng)加熱的原理；2、了解電流透入深度與材料電阻率及電流頻率之間的關(guān)系；3、了解淬硬層深度的測定方法；4、掌握高頻感應(yīng)加熱淬火的方法。二、實驗原理當感應(yīng)線圈通以交流電時，在感應(yīng)線圈的內(nèi)部和周圍同時產(chǎn)生與電流頻率相同的交變磁場，將工件置于高頻感應(yīng)線圈內(nèi)，受電流交變磁場的作用，在工件內(nèi)相應(yīng)地產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流在金屬工件內(nèi)自行閉合，稱為渦流。其感應(yīng)電動勢瞬時值為：式中，K-比例系數(shù)；-工件上感應(yīng)電流回路包圍面積上的總磁通；d/d-磁通量變化率；負號表示感應(yīng)電動勢方向與磁通量變化率方向相反。工件中感應(yīng)出來的渦流方向，在每一瞬時和感應(yīng)線圈中的電流方向相反。渦

2、流強度If取決于感應(yīng)電動勢(e)及工件渦流回路的電抗(Z)，而電抗Z由電阻R和感抗(XL)組成，則渦流強度：渦流強度If隨高頻電磁場強度由工件表面向內(nèi)層逐漸減小而相應(yīng)減小的規(guī)律稱為表面效應(yīng)或集膚效應(yīng)。離表面x處的渦流強度：式中，I0-表面最大的渦流強度；x-到工件表面的距離；-與工件材料物理性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)。所以，當x=0時，Ix = I0當x0時，IxI0當x=時，工程規(guī)定，當渦流強度從表面向內(nèi)層降低到表面最大渦流強度的36.8%(即)時，由該處到表面的距離稱為電流透入深度。在感應(yīng)加熱實踐中，鋼中電流透入深度的計算常常使用下列簡化公式：在20時：在800時：式中，f-感應(yīng)線圈交流電頻率。工件經(jīng)

3、感應(yīng)加熱淬火后的金相組織與加熱溫度沿截面分布有關(guān)，一般可分為淬硬層、過渡層及心部組織三部分。還與鋼的化學成分、淬火規(guī)范、工件尺寸等因素有關(guān)；如果加熱層較深，在淬硬層中存在馬氏體+貝氏體或馬氏體+貝氏體+屈氏體+少量鐵素體混合組織。此外，奧氏體化不均勻，淬火后還可以觀察到高碳馬氏體和低碳馬氏體混合組織。工件經(jīng)感應(yīng)淬火后可以用金相法、硬度法或酸蝕發(fā)測定或標定硬化層深度。金相法測定硬化層深度由表面測至50%馬氏體區(qū)的深度。硬度法測定硬化層深度按半馬氏體區(qū)硬度為準。三、實驗材料實驗設(shè)備(1)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備10KW一臺；(2)淬火機床一臺；(3)硬度計2臺；(4)金相顯微鏡5臺；(5)8×1

4、00mm,45號鋼，T12鋼各5根。四、實驗內(nèi)容1、高頻感應(yīng)加熱淬火測定45號鋼和T12鋼工件表面硬度；2、測定45號鋼和T12鋼的硬化層深度。五、實驗步驟全班分成10組，每組一個試樣，通過加熱時改變各種參數(shù)來改變硬化層深度以及加熱溫度高低對淬硬層組織的影響，經(jīng)淬火后測表面硬度及硬化組織，并做出硬度分布曲線。1、接通高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源，接通冷卻水，按規(guī)定進行不同的參數(shù)選擇；2、將工件放入不同的感應(yīng)器中加熱(加熱溫度由加熱時間進行控制)，加熱完畢后噴水冷卻；3、將高頻感應(yīng)加熱淬火后的工件用砂紙打磨光亮，測定工件不同參數(shù)條件下的表面硬度值和距表面不同深度L(六等份)對應(yīng)的硬度值填入表1；4、用金

5、相顯微鏡觀察不同淬火條件下的金相組織并測定工件不同參數(shù)條件下的硬化層深度；5、做出45號鋼和T12鋼工件的硬度分布曲線。表1 高頻淬火實驗記錄表鋼種冷卻方式加熱時間(溫度)(秒)(秒)(秒)表面硬度(HRC)(L)硬度(HRC)硬化層深度(mm)表面硬度(HRC)(L)硬度(HRC)硬化層深度(mm)表面硬度(HRC)(L)硬度(HRC)硬化層深度(mm)45鋼水冷L=1硬度法金相法L=1硬度法金相法L=1硬度法金相法L=2L=2L=2L=3L=3L=3L=4L=4L=4L=5L=5L=5L=6L=6L=6T12鋼水冷L=1L=1L=1L=2L=2L=2L=3L=3L=3L=4L=4L=4L=5L=5L=5L=6L=6L=6六、實驗注意事項1、取放試件時注意不要碰傷感應(yīng)器；2、控制加熱時間(溫度)不能過長，試件淬火時，動作要迅速，以免試件表面過熱，影響淬火質(zhì)量；3、淬火或回火后的試樣均要用砂紙打磨表面，去掉氧化皮后再測定硬度值；4、硬度測量一般取3點以上的平均值作為該點硬度值。七、實驗報告要求1、明確本次實驗?zāi)康模?、實驗材料與實