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淺談高頻淬火和中頻淬火的區別差異
閱讀：6302 發布時間：2012-2-16
高頻淬火和中頻淬火的區別
1、高頻淬火淬硬層淺(1.5~2mm)、硬度高、工件不易氧化、變形小、淬火質量好、生產效率高，適用于摩擦條件下工作的零件，如一般較小的齒輪、軸類(所用材料為45號鋼、40Cr)；
2、中頻淬火淬硬層較深(3~5mm)，適用于承受扭曲、壓力負荷的零件，如曲軸、大齒輪、磨床主軸等(所用材料為45號鋼、40Cr、9Mn2V和球墨鑄鐵)。
感應加熱表面淬火，是利用電磁感應、集膚效應、渦流和電阻熱等電磁原理，使工件表層快速加熱，并快速冷卻的熱處理工藝
感應加熱表面淬火時，將工件放在銅管制成的感應器內，當一定頻率的交流電通過感應器時，處于交變磁場中的工件產生感應電流，由于集膚效應和渦流的作用，工件表層的高密度交流電產生的電阻熱，迅速加熱工件表層，很快達到淬火溫度，隨即噴水冷卻，工件表層被淬硬
感應加熱時，工件截面上感應電流的分布狀態與電流頻率有關。電流頻率愈高，集膚效應愈強，感應電流集中的表層就愈薄，這樣加熱層深度與淬硬層深度也就愈薄
因此，可通過調節電流頻率來獲得不同的淬硬層深度。常用感應加熱種類及應用見表5-3
感應加熱速度極快，只需幾秒或十幾秒。淬火層馬氏體組織細小，機械性能好。工件表面不易氧化脫碳，變形也小，而且淬硬層深度易控制，質量穩定，操作簡單，特別適合大批量生產
常用于中碳鋼或中碳低合金鋼工件，例如45、40Cr、40MnB等。也可用于高碳工具鋼或鑄鐵件，一般零件淬硬層深度約為半徑的1／10時，即可得到強度、耐疲勞性和韌性的良好配合。感應加熱表面淬火不宜用于形狀復雜的工件，因感應器制作困難
表5-3感應加熱種類及應用范圍
感應加熱類型常用頻率一般淬硬層深度／mm應用范圍
高頻感應加熱200～1000kHz0.5～2.5中小模數齒輪及中小尺寸的軸類零件
中頻感應加熱2500～8000Hz2～10較大尺寸的軸和大中模數齒輪
工頻感應加熱火50Hz10～20較大直徑零件穿透加熱，大直徑
零件如軋輥、火車車輪的表面淬
超音頻感應加熱30～36kHz淬硬層能沿工件輪廓分中小模數齒輪
表面熱處理是通過改變零件表層組織，以獲得硬度很高的馬氏體，而保留心部韌性和塑性(即表面淬火)，
或同時改變表層的化學成分，以獲得耐蝕、耐酸、耐堿性,及表面硬度比前者更高(即化學熱處理)的方法。
火焰表面淬火
用乙炔-氧或煤氣-氧的混合氣體燃燒的火焰，噴射到零件表面上，快速加熱，當達到淬火溫度后，立即噴水或用乳化液進行冷卻
淬透層深度一般為2-6mm，過深往往引起零件表面嚴重過熱，易產生淬火裂紋。
表面硬度：鋼可達HRC65，灰鑄鐵為HRC40-48，合金鑄鐵為HRC43-52
這種方法簡便，無需特殊設備，但易過熱，淬火效果不穩定，因而限制了它的應用
適用于單件或小批生產的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，如大型軸類、大模數齒輪等
常用鋼材為中碳鋼，如35、45及中碳合金結構鋼(合金元素<3%)，如40Cr，65Mn等，還可用于灰鑄鐵、合金鑄鐵件。
碳含量過低，淬火后硬度低，而碳和合金元素過高，則易碎裂，因此，以含碳量右0.35-0.5%之間的碳素鋼zui適宜。
感應加熱表面淬火;將工件放入感應器中,使工件表層產生感應電流,在極短的時間內加熱到淬火溫度后,立即噴水冷卻,使工件表層淬火,從而獲得非常細小的針狀馬氏體組織。
根據電流頻率,感應加熱表面淬火,可以分為:
高頻淬火;100-1000kHz.中頻淬火;1-10kHz.工頻淬火;50Hz
1表層硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有較低的脆性：
2疲勞強度，沖擊韌性都有所提高，一般工件可提高20-30%：
3變形小：
4淬火層深度易于控制：
5淬火時不易氧化和脫碳：
6可采用較便宜的低淬透性鋼：
7操作易于實現機械化和自動化,生產率高
8電流頻率愈高，淬透層愈薄。
高頻淬火一般1-2mm，中頻淬火一般3-5mm，工頻淬火能到>=10-15mm
高頻感應加熱：電流頻率在100～500kHz(千赫)，有效淬硬深度為0.5～2mm(毫米)，主要用于要求淬硬層較薄的中、小型零件，如小模數齒輪、中小型軸等。
中頻感應加熱：電流頻率在500～10000Hz(赫)，有效淬硬深度為2～10mm(毫米)，主要用于要求淬硬層要求較深的零件，如中等模數的齒輪、大模數齒輪、直徑較大的軸等。
表面淬火零件的中間熱處理是調質
表面淬火缺點：處理復雜零件比滲碳困難
常用中碳鋼(0.4-0.5%C)和中碳合金結構鋼，也可用高碳工具鋼和低合金結構鋼，以及鑄鐵。
一般零件淬透層深度為半徑的1/10左右時，可得到強度、耐疲勞性和韌性的配合。
對于小直徑10-20mm的零件，建議用較深的淬透層深度,即可達半徑的1/5；
對于截面較大的零件可取較淺的淬透層深度，即小于半徑1/10以下。
1，工作于摩擦條件下的零件，如一般小齒輪、軸
45、40Cr、42MnVB；高頻淬火，淬深1.5-2mm
2，承受扭曲、壓力負荷的零件，如曲軸、大齒輪、磨床主軸等
45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨鑄鐵；中頻淬火，淬深3-5mm
3承受扭曲、壓力負荷的大型零件，如冷軋輥等
9Cr2Mo、9Cr2W；工頻淬火，淬深>=10-15mm
表面淬火、普通淬火后碳鋼的疲勞強度比較
含碳量%熱處理方法扭轉彎曲疲勞強度
0.33高頻表面淬火600
0.33火焰表面淬火350
0.33電爐內整體加熱淬火90
0.41高頻表面淬火600
0.41電爐內整體加熱淬火110
0.41正火130
0.63高頻表面淬火360
0.63火焰表面淬火390
0.63電爐內整體加熱淬火150
1、高頻淬火淬硬層淺(1.5~2mm)、硬度高、工件不易氧化、變形小、淬火質量好、生產效率高，適用于摩擦條件下工作的零件，如一般較小的齒輪、軸類(所用材料為45號鋼、40Cr)；
2、中頻淬火淬硬層較深(3~5mm)，適用于承受扭曲、壓力負荷的零件，如曲軸、大齒輪、磨床主軸等(所用材料為45號鋼、40Cr、9Mn2V和球墨鑄鐵)。
感應加熱表面淬火，是利用電磁感應、集膚效應、渦流和電阻熱等電磁原理，使工件表層快速加熱，并快速冷卻的熱處理工藝
感應加熱表面淬火時，將工件放在銅管制成的感應器內，當一定頻率的交流電通過感應器時，處于交變磁場中的工件產生感應電流，由于集膚效應和渦流的作用，工件表層的高密度交流電產生的電阻熱，迅速加熱工件表層，很快達到淬火溫度，隨即噴水冷卻，工件表層被淬硬
感應加熱時，工件截面上感應電流的分布狀態與電流頻率有關。電流頻率愈高，集膚效應愈強，感應電流集中的表層就愈薄，這樣加熱層深度與淬硬層深度也就愈薄
因此，可通過調節電流頻率來獲得不同的淬硬層深度。常用感應加熱種類及應用見表5-3
感應加熱速度極快，只需幾秒或十幾秒。淬火層馬氏體組織細小，機械性能好。工件表面不易氧化脫碳，變形也小，而且淬硬層深度易控制，質量穩定，操作簡單，特別適合大批量生產
常用于中碳鋼或中碳低合金鋼工件，例如45、40Cr、40MnB等。也可用于高碳工具鋼或鑄鐵件，一般零件淬硬層深度約為半徑的1／10時，即可得到強度、耐疲勞性和韌性的良好配合。感應加熱表面淬火不宜用于形狀復雜的工件，因感應器制作困難
表5-3感應加熱種類及應用范圍
感應加熱類型常用頻率一般淬硬層深度／mm應用范圍
高頻感應加熱200～1000kHz0.5～2.5中小模數齒輪及中小尺寸的軸類零件
中頻感應加熱2500～8000Hz2～10較大尺寸的軸和大中模數齒輪
工頻感應加熱火50Hz10～20較大直徑零件穿透加熱，大直徑
零件如軋輥、火車車輪的表面淬
超音頻感應加熱30～36kHz淬硬層能沿工件輪廓分中小模數齒輪
表面熱處理是通過改變零件表層組織，以獲得硬度很高的馬氏體，而保留心部韌性和塑性(即表面淬火)，
或同時改變表層的化學成分，以獲得耐蝕、耐酸、耐堿性,及表面硬度比前者更高(即化學熱處理)的方法。
火焰表面淬火
用乙炔-氧或煤氣-氧的混合氣體燃燒的火焰，噴射到零件表面上，快速加熱，當達到淬火溫度后，立即噴水或用乳化液進行冷卻
淬透層深度一般為2-6mm，過深往往引起零件表面嚴重過熱，易產生淬火裂紋。
表面硬度：鋼可達HRC65，灰鑄鐵為HRC40-48，合金鑄鐵為HRC43-52
這種方法簡便，無需特殊設備，但易過熱，淬火效果不穩定，因而限制了它的應用
適用于單件或小批生產的大型零件和需要局部淬火的工具或零件，如大型軸類、大模數齒輪等
常用鋼材為中碳鋼，如35、45及中碳合金結構鋼(合金元素<3%)，如40Cr，65Mn等，還可用于灰鑄鐵、合金鑄鐵件。
碳含量過低，淬火后硬度低，而碳和合金元素過高，則易碎裂，因此，以含碳量右0.35-0.5%之間的碳素鋼zui適宜。
感應加熱表面淬火;將工件放入感應器中,使工件表層產生感應電流,在極短的時間內加熱到淬火溫度后,立即噴水冷卻,使工件表層淬火,從而獲得非常細小的針狀馬氏體組織。
根據電流頻率,感應加熱表面淬火,可以分為:
高頻淬火;100-1000kHz.中頻淬火;1-10kHz.工頻淬火;50Hz
1表層硬度比普通淬火高2-3HRC，并具有較低的脆性：
2疲勞強度，沖擊韌性都有所提高，一般工件可提高20-30%：
3變形小：
4淬火層深度易于控制：
5淬火時不易氧化和脫碳：
6可采用較便宜的低淬透性鋼：
7操作易于實現機械化和自動化,生產率高
8電流頻率愈高，淬透層愈薄。
高頻淬火一般1-2mm，中頻淬火一般3-5mm，工頻淬火能到>=10-15mm
高頻感應加熱：電流頻率在100～500kHz(千赫)，有效淬硬深度為0.5～2mm(毫米)，主要用于要求淬硬層較薄的中、小型零件，如小模數齒輪、中小型軸等。
中頻感應加熱：電流頻率在500～10000Hz(赫)，有效淬硬深度為2～10mm(毫米)，主要用于要求淬硬層要求較深的零件，如中等模數的齒輪、大模數齒輪、直徑較大的軸等。
表面淬火零件的中間熱處理是調質
表面淬火缺點：處理復雜零件比滲碳困難
常用中碳鋼(0.4-0.5%C)和中碳合金結構鋼，也可用高碳工具鋼和低合金結構鋼，以及鑄鐵。
一般零件淬透層深度為半徑的1/10左右時，可得到強度、耐疲勞性和韌性的配合。
對于小直徑10-20mm的零件，建議用較深的淬透層深度,即可達半徑的1/5；
對于截面較大的零件可取較淺的淬透層深度，即小于半徑1/10以下。
1，工作于摩擦條件下的零件，如一般小齒輪、軸
45、40Cr、42MnVB；高頻淬火，淬深1.5-2mm
2，承受扭曲、壓力負荷的零件，如曲軸、大齒輪、磨床主軸等
45、40Cr、65Mn、9Mn2V、球墨鑄鐵；中頻淬火，淬深3-5mm
3承受扭曲、壓力負荷的大型零件，如冷軋輥等
9Cr2Mo、9Cr2W；工頻淬火，淬深>=10-15mm
表面淬火、普通淬火后碳鋼的疲勞強度比較
含碳量%熱處理方法扭轉彎曲疲勞強度
0.33高頻表面淬火600
0.33火焰表面淬火350
0.33電爐內整體加熱淬火90
0.41高頻表面淬火600
0.41電爐內整體加熱淬火110
0.41正火130
0.63高頻表面淬火360
0.63火焰表面淬火390
0.63電爐內整體加熱淬火150