《钢的高频感应处理及性能》实验指导书.docx

《钢的高频感应处理及性能》实验指导书一、 实验目的1. 了解高频感丿应热处理设备的基木结构及特点；2. 掌握高频感应热处理的操作方法；3. 掌握用失重法测量金属磨损量的方法；4. 掌握川硬度计测最金属硬度的方法二、 实验设备和器材1. SP-60-AB高频感应加热设备；2. 各种型号的金相砂纸、玻璃板；3. 抛光机、抛光液、电吹风机；4. 腐蚀剂：3〜4%硝酸酒精；5. 金相显微镜；6. 磨损试验机三、 实验说明（一）高频感应处理实验1. 感应加热基木原理将工件置于铜管制成的感应圈中，向感应圈通以交变电流，其周I：节］即产生交变磁场，则 工件（导体）上必然产生感应电流，即涡流这种感应电流分布是不均匀的，主要集中在工 件表面，内部儿乎没有，此现象称为集肤效应（图1）由于T件木身的阻抗使电能转变成 热能而迅速加热表层，几秒钟内就可上升到800C以上，而心部仍接近室温，当表面温度升 高至淬火温度时，立即喷液冷却使T件表瓯淬火进水出水淬火水/ftoA悴火层/水工件图1感应加热示意图2. 茴频感丿应热处理的特点由于感应加热速度极快，使钢的临界点身高，故感应加热淬火（工件表面温度）高于一 般淬火温度，应根据钢种、原始纽•织和加热速度来确定。

时间仅为几秒或十几秒由于加热 速度快，奥氏体晶粒不易长大，淬火示获得非常细小的隐晶马氏体组织，使表层硬度比普通 淬火高2〜3HRC,耐磨性也有较大提高表面淬火后，淬驶层中马氏体比容与原始组织大, 因此表层存在很大的残余压应力，能显著提高零件的弯曲、扭转疲劳强度，一般可提高20〜 30%,小零件可提高2〜3借由于感应加热速度快，时间短故无氧化、脱碳现象，且工 件变形也很小，也易于实现机械化、自动化感应加热淬火示，为了减小淬火应力和降低脆 性，需进行170~200C低温冋火3. 高频感应淬火后的组织以45钢为例，在正常的感应加热条件下，钢件中沿断面上的温度分布及淬火冷却后相 应的组织和硬度分布规律示于图2o0 - H至表面距离M图2 45钢高频感应淬火后的纟R织和硬度可见，加热层分为三个区域：I区为加热温度超过Acs （指快速加热时的临界温度）的一层，淬火后可得到完全马氏 体的组织但越靠近表血，温度越高，马氏体组织也越粗大，往往呈现明显的条状或针状, 而靠近里层的马氏体则较细，带有隐针状的特征II区为加热温度处于A2AC3Z间的一层，淬火后得到马氏体和铁素体的两相混合组 织，并且越远离表面铁素体越多。

该层也叫过渡层由于加热温度短，高温下与铁素体相接 壤的奥氏体中含碳量很低，因而淬透性很低，以至淬火后在铁索体周围往往易于形成少量屈 氏体（黑色）III区为温度低于Ac】的一层，由于加热未得到奥氏体，冷却时不会发生马氏体转变，因 而基木上仍保留着原始组织但若高频感应淬火前零件未调质状态，那么该区内温度高于调 质冋火温度的那一部分，将会进一步的冋火，从而使便度降低4. 高频感应表面淬火工艺的制定对普通淬火来说，其加热过程只需控制加热温度和保温时间,但高频感应加热则较复杂, 为了满足零件组织和性能要求，需控制其加热温度、加热速度和淬破层深度，而这三个参数 又需通过控制设备的电参数（电流频率、电压和电流强度）和加热时间来保证加热温度的选择 由于感应加热速度很快，使钢的临界点（Ac】、AC3）升高，所以必 须选用较高的淬火温度一般约在普通加热时Acs点以上120〜180C常见钢表面淬火的 加热温度见表lo表1常用钢表面淬火的加热温度Ac,以上的加热速度（C/秒）30〜60100〜200400-500普通炉中加热A以上的加热速度（C/秒）2〜41 〜1.50.5-0.8钢号淬火加热温度（C）354045、5045Mn. 50Mn65Mn35Cr40Cr、45C「、42CrNiMo40CrNiT8AT10ACrWMn910-950890-930880-920860〜900840〜880940〜980940〜960900-940820-860781-820840-880937-970910-960900-940880-920860-900960〜1000940-980920-960840-880800-860860-900980-1070960-1040950〜1020930〜1000920-9801000-1060980-1050960-1020900-960820-900920-980840-860820-850810-830790-810770-790850-870830-850810-830760-780760-780800-830加热时间的选择 感应加热的时间与加热温度、加热速度、硬化层深度、原始纽•织等 因素有关。

当前，加热时间的确定，多借助于金相检验和控制淬火温度来完成二）磨损实验材料耐磨性能的好坏取决于磨损试验中磨损量的多少所以序损试验的关键在于如何测 出磨损量大小目前常用的方法有失重法、测长法、磨痕法、压痕法等，其中以失重法应用 最多木试验以失重法测定金属材料在磨损试验中的磨损量1. 定义及其表示方法失重法是指以试样在磨损试验前后的重量差来表示磨损量，用符号皿表示：Am = m0 —Wj式中：m（） 试样磨损前原始重量；mi 试样磨损后的重量失重法应用广泛，无论哪种磨损试验机，也无论哪种磨损试样均可用失重法测定其磨损 量2. 失重法的测量方法及要求试样重量测定在分析天平上进行但有两点必须注意：①试样的原始重量为m0 （除长 条状试样外）应取经过跑合试验Z后的重量②试样在称重前（无论磨损前或磨损示），部 必须用酒精或丙酮清洗并吹干，否则将影响到数据的准确性3•耐磨性e的评定耐磨性是表示材料在一 •定摩擦条件下磨损量的多少但是由于磨损量这个概念有不完善 Z处，所以常用磨损率Wr来表示这样，I耐磨性的大小就可川磨损率的倒数来评定即磨损率是表示单位摩擦行稈（以km计）或单位摩擦时间（以min计）内的磨损量。

常 用如下两种表示方法：1）单位摩擦行程的磨损量，即WrL =（加（）一加］）/ SL （4-1）式中S——受磨损面积，mm2 L—摩擦行程，km2）单位摩擦时间的磨损量，即W” =（加o -mx）!t （4-2）式中t 摩擦时间，min实验步骤与内容1. 了解SP-60-AB高频感应加热设备的结构、特点、性能及安全操作规稈2. 实验提供试样，同学根据实验要求，杳阅有关资料，来确定高频感应热处理实验方案（感应圈大小、形状，冷却方式等）和T艺参数（电流频率、电压、频率和加热时间）3. 同学根据|己制定的热处理实验方案和工艺参数，进行高频感应热处理实验4 •测定试样的表面硬度5. 正确的高频感应热处理工艺参数，如45钢试样表面驶度在HRC55以上，且硬化层 深度为1〜2mm为宜6. 测试高频感应处理试样的］耐磨损性能五、实验报告要求1・列岀木人设计的高频感应热处理的工艺参数；2.间表格列出实验数据，优化出最佳实验方案及工艺参数。