1．感應淬火的金屬學問題（1）快速加熱臨界點升高感應加熱的升溫速度從每秒幾十度到幾百度，脈沖淬火更達到每秒數(shù)千度（2000～3000℃/s），由于加熱速度快，持續(xù)時間短，因此淬火溫度比一般鹽浴淬火溫度要高，才能使組織轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體并均勻化，表1為T10鋼與GCr15鋼快速加熱時Ac1點隨加熱速度的加快而升高的有關數(shù)據(jù)。

表1

感應加熱速度與臨界點Ac1的關系鋼號加熱速度/（℃/s）原始狀態(tài)1050100150200300T10退火745760765760765765淬火735745755755760765GCr15退火770810825830835830淬火740750785800815810從實踐中我們了解到，感應加熱的淬火溫度比常規(guī)淬火提高80～150℃，表2為常用鋼高頻淬火推薦的加熱溫度。表2

常用鋼高頻淬火加熱溫度鋼號加熱溫度/℃鋼號加熱溫度/℃45860～920T10、T10A850～96050860～900GCr15920～102040Cr940～980GCr9900～1000T7、T7A880～960CrWMn850～960T8、T8A860～9609SiCr880～1000感應加熱的比功率遠比爐內(nèi)加熱大，因此加熱速度快，從而促使珠光體向奧氏體轉(zhuǎn)變開始和完成的溫度升高所需的時間短。鋼的原始組織對快速加熱時奧氏體的形核、長大及均勻化過程都有很大影響，因而也顯著影響感應淬火的溫度及淬火的組織與性能。圖1為各種原始組織的T8鋼臨界點與加熱速度的關系[1]。片狀珠光體較球狀珠光體易于完成加熱時的組織轉(zhuǎn)變過程，因此同一鋼號不同原始組織感應淬火溫度t淬必然是：t淬（退火態(tài)）＞t淬（正火態(tài)）＞t淬[調(diào)質(zhì)（退火+高溫回火）]。圖中αo的物理意義：對珠光體，它表示相鄰兩個滲碳體間距離的一半；對自由鐵素體，它表示位錯網(wǎng)節(jié)點距離的一半。圖

1快速加熱時，Ac3點也隨著加熱溫度的升高而升高，圖2示出了亞共析鋼在不同的加熱速度下得到完全淬火所需的溫度。圖

2（2）快速加熱能使鋼獲得細的晶?；虺毦ЯＴ诩訜崴俣容^低的范圍內(nèi)，隨著加熱速度的增大，剛完成奧氏體化所形成的奧氏體起始晶粒顯著減小，但在加熱速度很高時，奧氏體起始晶粒幾乎不再隨加熱速度的增加而減小。實踐證明，在感應加熱的實際條件下，加熱速度極高，所得的起始晶粒極為細小，并且與加熱速度無關。但是，已形成的奧氏體晶粒的長大卻與加熱速度有關。當繼續(xù)加熱到某一溫度時，加熱速度越小，所形成的實際奧氏體晶粒越大，如圖3所示[2]，所以只要加熱溫度與加熱時間控制得當，感應加熱是不會產(chǎn)生過熱的。

圖

32．高速鋼快速加熱各種現(xiàn)象（1）高速鋼刀片快速加熱早在1923～1924年間，前蘇聯(lián)沃洛格金就開始研究高速鋼刀具高頻淬火，可惜沒有成功[3]。沒有成功的原因認為高速鋼制工具必須完全被淬透，或者所得的高熱硬性和高強度的淬硬層比較厚才行，同時也擔心高頻淬火碳化物溶解不良影響其他性能。但這是比較浮淺的感知，并沒有將感應淬火深入研究下去。直至1952年才有所突破，格德別爾格等終于在尺寸為3～10mm的W18Cr4V（P18）刀片淬火成功，遺憾地是沒有走向工業(yè)化生產(chǎn)，但足以說明，高速鋼刀具是可以感應加熱淬火的。（2）高速鋼焊件的快速加熱高速鋼錐柄鉆、立銑刀等桿狀刀具，不論是閃光焊還是摩擦焊，都是快速加熱的典范，在幾秒鐘內(nèi)就能將鋼件加熱到1000℃以上。（3）高速鋼鍛件的快速加熱筆者提倡φ60mm高速鋼坯料直接入高溫區(qū)加熱[4]，即冷料不經(jīng)預熱，直接入1150～1200℃區(qū)。投入生產(chǎn)多年，鍛造質(zhì)量穩(wěn)定。（4）高速鋼刀具淬火參量公式的運用在高速鋼工具熱處理時存在一個淬火參量公式即P＝t（37+lgτ）[5]式中

P——淬火參量；t——淬火加熱溫度；τ——淬火加熱時間。公式中的P代表了淬火加熱溫度和加熱時間的綜合作用。在淬火過程，無論淬火加熱溫度和加熱時間怎樣變化，只要兩者作用的結(jié)果即淬火參量相同，那么奧氏體化的程度就應該是相當?shù)?。意思是說高溫短時間（快速加熱）和低溫長時間，只要P相同，刀具淬火的質(zhì)量就是一樣的。（5）高速鋼刀具爐內(nèi)快速加熱和半快速加熱20世紀50年代末，在蘇聯(lián)熱處理專家的幫助下，北京、天津、上海等地，曾推廣熱處理快速加熱節(jié)能新技術，取得了不少成功經(jīng)驗，可惜留下的資料不多，筆者手上只有上海工具廠W18Cr4V鋼制φ14mm錐柄鉆、槽銑刀快速加熱的資料[6]。報道說將W18Cr4V鋼的淬火加熱溫度由常規(guī)的1270～1280℃提高到1300～1310℃，加熱系數(shù)由原10～12s/mm縮短到5～6s/mm，刀具壽命不降反而略有提高。（6）激光、電子束等高能量密度對高速鋼刀具表面改性近幾年不斷有報道激光等對高速鋼表面改性的文章[7]，指出高速鋼完全可以實施快速加熱。該技術方法是將高能量密度的等離子體高速作用在M42鋼表面，使材料表面出現(xiàn)局部的快速升溫和快速冷卻，升溫和冷卻的速度可達到104～108K°/s，因此可在工件表面形成晶結(jié)構改性層，達到提高材料性能的目的。（7）高速鋼快速加熱由來已久高速鋼問世100多年來，人們對其熱處理工藝創(chuàng)新改革從來未停止過。前蘇聯(lián)曾有人狂言，對鋼來說能夠以任何速度加熱。限于當時的條件，只局限在鹽浴爐和高頻加熱，并且淬火件都是不能再簡單的棒或片，不具備普遍性。高速鋼鍛造坯料的快速加熱應用比較成功，大部分人認為：經(jīng)過壓力加工和退火后的高速鋼材料，在改鍛前的加熱，其加熱的速度是可以不受限制的[8]。當激光、電子束等新技術新工藝的出現(xiàn)，屢見有高速鋼快速加熱表面改性成果的報道，表明高速鋼快速加熱已進入實質(zhì)性的應用階段。3．感應加熱淬火在高速鋼機械刀片中的應用高速鋼的淬透性很好，在空氣中也能淬上火，因此叫“風鋼”，其淬硬性也好，在空氣中也能淬到64HRC以上，磨出很鋒利的刃口，故也稱“鋒鋼”。高速鋼感應加熱淬火屬自冷式淬火，節(jié)能環(huán)保，生產(chǎn)效率高。不管什么鋼淬火必備兩個基本條件：第一是必須奧氏化，第二是立即快冷，冷卻速度應大于鋼的臨界冷卻速度（v臨）。感應加熱的特點只是工件表面被加熱，如果表層奧氏體化后立即停止加熱，而鄰近未被加熱的金屬能迅速地將加熱層的熱導走，并且其冷卻速度＞v臨，則表面就被淬硬了。其不是靠表面噴淬火液快冷，而是由內(nèi)部的冷金屬來冷卻，這種特殊的淬火工藝只有在高能密度加熱狀態(tài)下才能實現(xiàn)。感應加熱是高能密度加熱方法之一。由于功率密度極大，加熱時間極短，因此也稱脈沖加熱。感應加熱的溫度可用紅外線光電高溫計或光學高溫計測量，也可以用目測（根據(jù)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(chǎn)生的熱量主要用在加熱所需的表面層，但是在此過程中還有兩種熱量從工件上散發(fā)，第一種是從加熱表面向空氣中散發(fā)稱之為輻射熱；第二種是從工件加熱層向心部傳導的，稱之為傳導熱。這兩種熱損耗，特別是向內(nèi)熱傳導的作用，加深了理論上的加熱層深度，可以用d深＝0.2

（mm），式中t為加熱時間（s）。隨著功率密度的降低與加熱時間的延長，損耗增加。如果工件比較薄，熱傳導很快就會從表面?zhèn)鞯叫牟?，整個截面都熱透了，高速鋼屬自硬性材料，加熱停止馬上就淬硬了。從2014年開始，高頻試淬厚度≤6mm的刀片，投放市場，客戶反映很耐用，比原保護氣氛整體