感應熱處理的回火方式及常見缺陷

目錄

1.序言...........................................................................1

2.感應熱處理的回火方式..........................................................3

2.1.爐中回火..................................................................3

2.2.自回火.....................................4

2.3.感應加熱回火.............................................................5

2.4.回火舉例.................................6

3.感應熱處理的常見缺陷..........................................................6

3.1.硬化層深度不合格..........................6

3.2.硬度不均.................................................................7

3.3.變形與開裂...............................7

3.4.殘余應力和脆性...........................................................7

3.5.晶粒尺寸變化.............................7

4.感應淬火常見缺陷的處理方法...................................................7

4.1.硬度不足和軟點：..........................7

4.2.淬裂：...................................................................8

4.3,變形：....................................8

4.4.淬硬層過深/過淺..........................................................8

4.5.表面硬度過高/過低........................9

4.6.其他缺陷：...............................................................9

5.結論...........................................................................9

1.序言

感應熱處理的回火方式主要包括爐中回火、自回火和感應加熱回火。

爐中回火是將感應淬火后的工件放入空氣爐或油浴爐中進行回火，通常回

火溫度不超過200℃。這種方法適用于薄壁和形狀復雜的工件，能夠有效地降

低殘余應力和脆性，同時保持高硬度和高的表面殘余壓應力。

自回火則是利用感應淬火冷卻后殘留的熱量進行短時間回火，這種方法簡

化了T藝,且能有效防I卜高碳鋼及某些高合金鋼產生淬火裂紋.然而，自回火

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的缺點是工藝不易掌握，且消除淬火應力不如爐中回火。

感應加熱回火是在淬火后立即進行，通過感應加熱設備對工件進行回火。

這種方法加熱時間短，回火溫度低于磁性轉變溫度，電流透入深度較小。感應

加熱回火的優點是回火時間短，耐磨性和沖擊韌度較高，適合在流水線上使用。

感應熱處理過程中常見的缺陷包括硬度不足、軟點和軟帶等。

硬度不足通常是由于單位表面功率低、加熱時間短或感應器與工件表而問

隙過大導致的。解決這一問題可以通過提高比功率、延長加熱時間和減小感應

器與工件表面的距離來實現。

軟點是由于噴水孔堵塞或噴水孔太稀，導致表面局部區域冷卻速度降低。

解決軟點問題需要檢查噴水孔，確保冷卻均勻。

軟帶則是在軸類工件連續加熱淬火時，由于噴水角度小、工件旋轉速度與

移動速度不協調等原因造成的。解決軟帶問題需要加大噴水角度、協調工件旋

轉速度與感應器移動速度，并保證工件在感應器內同心旋轉。

感應熱處理，作為現代金屬加工領域的一種重要技術，以其加熱速度快、

能耗低、環保性好等優勢，廣泛應用于各種金屬零部件的表面強化處理中。然

而，感應熱處理過程中的回火處理環節同樣關鍵，它不僅影響零件的最終性能,

還直接關系到熱處理的質量。

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o

電施集中層

圖1感應加熱表面淬火示意圖

2.感應熱處理的回火方式

感應熱處理后的回火處理，旨在降低殘余應力和脆性，同時保持或提高零

件的硬度和耐磨性。根據具體工藝條件和零件要求，常見的回火方式主要包括

爐中回火、自回火和感應加熱回火。

2.1.爐中回火

爐中回火是感應熱處理后最常用的回火方式之一。它通過將工件置于空氣

爐或油浴爐中，加熱至180?200℃（具體溫度根據零件材料和要求確定），保溫

一段時間（通常為1?2小時），以實現回火目的。爐中回火工藝簡單，控制可靠,

能夠確保零件回火質量穩定。然而，對于形狀復雜或尺寸較大的零件，爐中回

火可能存在加熱不均勻的問題，需要特別注意。

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圖2回火爐

2.2.自回火

自回火是一種利用感應淬火冷卻殘留下來的熱量進行短時間回火的方法。

在感應淬火后，迅速冷卻工件一段時間，然后中斷冷卻，利用工件自身的余熱

散發到表層淬火區，達到回火的效果。自回火不僅簡化了工藝流程，還能有效

防止高碳鋼及某些高合金鋼產生淬火裂紋。然而，自回火工藝不易掌握，消除

淬火應力的效果不如爐中回火，且對冷卻介質的溫度、噴冷時間和噴射壓力等

參數有嚴格要求。

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圖3利用感應淬火冷卻殘留下來的熱量進行短時間回火

2.3.感應加熱回火

感應加熱回火是在淬火后繼續通過回火感應器對零件進行加熱回火的方

法。由于回火溫度通常高于爐中回火，.且加熱速度快，因此感應加熱回火時間

相對較短。為了確保回火效果，加熱深度應較淬火硬化層深度大一些，這通常

需要通過降低電流頻率或減小比功率，延長回火時間，并利用工件熱傳導使加

熱層增厚來實現。感應加熱回火的最大特點是回火時間短，且由于加熱時間短,

所得到的顯微組織有極大的彌散度，回火后的耐磨性和沖擊韌度較高。然而，

感應加熱回火對加熱速度有嚴格要求（一般不大于15?20C/S）,且需要精確控制

加熱參數。

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圖4在淬火后繼續通過回火感應器對零件進行加熱回火

2.4.回火舉例

表1列出了45鋼達到相同硬度的自回火溫度與爐中回火溫度的比較。

表145鋼達到相同硬度的自回火溫度與爐中回火溫度的比較

平均硬度回火溫度

HRC爐中回火自回火

65130185

60155230

55235310

50305390

45365465

40425550

3.感應熱處理的常見缺陷

感應熱處理過程中，由于各種因素的影響，可能會出現多種缺陷。這些缺

陷不僅影響零件的性能和壽命，還可能對設備安全運行構成威脅。以下是一些

常見的感應熱處理缺陷及其產生原因：

3.1.硬化層深度不合格

硬化層深度不合格是感應熱處理中最常見的缺陷之一。其產生原因主要包

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括頻率選擇不合理、加熱單位功率不合適、感應器與工件間隙過小以及加熱時

間過短等。為了預防此類缺陷，需要從合理選擇頻率、單位功率、加熱時間及

改進感應器設計調整間隙等方面進行改進。

3.2.硬度不均

硬度不均主要表現為零件表面硬度分布不均勻。這可能是由于同時加熱淬

火時工件位置偏心、感應器噴水孔不均勻等原因造成的。解決此類問題，需要

改善感應器噴水孔分布使其均勻分布，調整定位裝置防止工件偏心等。

3.3.變形與開裂

感應熱處理過程中，由于內應力狀態變化大，零件容易出現變形與開裂問

題。這可能與過渡圓角不合理、材料缺陷（如粗晶、加工缺陷、裂縫以及折疊等）、

預備熱處理導致的脫碳、過熱以及不均勻加熱等因素有關。此外，介質選用不

當、介質濃度、溫度、攪拌以及污染等問題也可能導致變形與開裂。為了預防

此類問題，需要嚴格控制熱處理工藝參數和介質條件。

3.4.殘余應力和脆性

感應熱處理后，零件內部往往存在較大的殘余應力和脆性。雖然回火處理

可以降低殘余應力和脆性，但如果回火工藝不當或回火不足，仍可能導致零件

性能下降。因此，在感應熱處理過程中，需要特別關注回火工藝的制定和執行

情況。

3.5.晶粒尺寸變化

感應熱處理過程中涉及的快速加熱和冷卻會改變材料的晶粒尺寸。如果晶

粒尺寸變化過大，可能會影響零件的性能和壽命。為了避免此類問題，需要合

理控制熱處理工藝參數和材料初始狀態。

4.感應淬火常見缺陷的處理方法

4.1.硬度不足和軟點:

確保工件含碳量適中，避免使用含碳量過低的鋼材進行感應加熱淬火。

提高加熱溫度，確保奧氏體化充分，避免未溶鐵素體存在。

檢查并優化冷卻系統，確保冷卻均勻充分，避免噴水壓力不足、噴水時間

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不夠或噴水孔布置不當等問題。

調整工件在感應器中的位置，避免加熱和冷卻不均勻導致的局部硬度不足。

4.2.淬裂：

也叫開裂。

產生原因：加熱溫度過高、溫度不均；冷卻過急且不均；淬火介質及溫度

選擇不當：回火不及時且回火不足：材料淬透性偏高、成分偏析、有缺陷、含

過量夾雜物、零件設計不合理、技術要求不當等。

對于高碳量或高鋪量工件，適當降低加熱溫度，避免過熱引起的淬裂。

改進感應器和工件的設計，避免在尖角、孔邊等應力集中處直接加熱淬火,

必要時可采用填堵措施。

調整冷卻介質和冷卻條件，避免冷卻速度過快導致的淬裂。例如，降低水

壓、調整冷卻時間或水溫等。

4.3.變形:

優化感應滯設計，確保加熱均勻。例如，使用仿形感應器以提高加熱均勻

性。

采用適當的工裝夾具和支撐措施，減少工件在加熱和冷卻過程中的自由變

形。

對于細長軸等易變形工件，可采用預彎、增加校正短或采用彈簧頂尖等措

施來預防變形。

4.4.淬硬層過深/過淺

產生原因：加熱功率過大或過小、電流頻率過低或過高、加熱時間過長或

過短、材料淬透性過低或過高、淬火介質溫度/壓力/成分不當等。

淬硬層過深/過淺是高頻淬火中常見的問題之一。淬硬層過深或過淺都會

影響工件的性能和使用壽命。淬硬層過深可能導致工件內部應力過大，容易產

生裂紋；而淬硬層過淺則無法達到預期的硬度和耐磨性。

影響淬硬層深度的因素包括：

淬火介質的種類、溫度和冷卻速率：不同的淬火介質對鋼材的冷卻速率不

同，從而影響淬硬層的深度。

鋼材的成分和熱處理T藝：鋼材的淬透件、加熱溫度和時間等都會影響淬

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硬層的形成。

工件的設計和尺寸：工件的設計和尺寸會影響熱量的分布和冷卻效果，從

而影響淬硬層的深度。

解決措施包括：