激光加熱

高頻加熱多數用於工業金屬零件表面淬火，是使工件表面產生一定的感應電流，迅速加熱零件表面，然後迅速淬火的一種金屬熱處理方法。高頻加熱設備，即對工件進行高頻加熱，以進行表面淬火的設備。

工件放到感應器內，感應器一般是輸入中頻或高頻交流電(1000-300000Hz或更高)的空心銅管。產生交變磁場在工件中產生出同頻率的感應電流，這種感應電流在工件的分佈是不均勻的，在表面強，而在內部很弱，到心部接近於0，利用這個集膚效應，可使工件表面迅速加熱，在幾秒鐘內表面溫度上升到800-1000ºC，而心部溫度升高很小。

高頻加熱頻率的選擇：根據熱處理及加熱深度的要求選擇頻率，頻率越高加熱的深度越淺。

高頻(10KHZ以上)加熱的深度為0.5-2.5mm,一般用於中小型零件的加熱，如小模數齒輪及中小軸類零件等。

中頻(1~10KHZ)加熱深度為2-10mm，一般用於直徑大的軸類和大中模數的齒輪加熱。

工頻(50HZ)加熱淬硬層深度為10-20mm，一般用於較大尺寸零件的透熱，大直徑零件（直徑Ø300mm以上，如軋輥等）的表面淬火。高頻加熱表面淬火具有表面質量好，脆性小，淬火表面不易氧化脫碳，變形小等優點，所以激光加熱設備在金屬表面熱處理中得到了廣泛應用。激光加熱設備是產生特定頻率感應電流，進行高頻加熱及表面淬火處理的設備。

一、應用：

承受扭轉、彎曲等交變負荷作用的工件，要求表面層承受比心部更高的應力或耐磨性，需對工件表面提出強化要求，適於含碳量We=0.40～0.50%鋼材。

二、工藝方法

快速加熱與立即淬火冷卻相結合。

通過快速加熱使待加工鋼件表面達到淬火溫度，不等熱量傳到中心即迅速冷卻，僅使表層淬硬為馬氏體，中心仍為未淬火的原來塑性、韌性較好的退火（或正火及調質）組織。

三、主要方法：

高頻加熱表面淬火（高頻、中頻、工頻）,火焰加熱表面淬火，電接觸加熱表面淬火，電解液加熱表面淬火，高頻加熱表面淬火，電子束加熱表面淬火。

(一）基本原理：

將工件放在用空心銅管繞成的感應器內，通入中頻或高頻交流電后，在工件表面形成同頻率的的感應電流，將零件表面迅速加熱（幾秒鐘內即可升溫800～1000度，心部仍接近室溫）后立即噴水冷卻（或浸油淬火)，使工件表面層淬硬。(如下面動畫所示)

(二）加熱頻率的選用

室溫時感應電流流入工件表層的深度δ（mm）與電流頻率f（HZ）的關係為

頻率升高，電流透入深度降低，淬透層降低。

常用的電流頻率有：

1、高頻加熱：100～500KHZ，常用200～300KHZ，為電子管式高頻加熱，淬硬層深為0.5～2.5mm，適於中小型零件。

2、中頻加熱：電流頻率為500～10000HZ，常用2500～8000HZ，電源設備為機械式中頻加熱裝置或可控硅中頻發生器。淬硬層深度～10mm。適於較大直徑的軸類、中大齒輪等。

3、工頻加熱：電流頻率為50HZ。採用機械式工頻加熱電源設備，淬硬層深可達10～20mm，適於大直徑工件的表面淬火。

(三）、高頻加熱表面淬火的應用：

與普通加熱淬火比較具有：

1、加熱速度極快，可擴大A體轉變溫度範圍，縮短轉變時間。

2、淬火后工件表層可得到極細的隱晶馬氏體，硬度稍高（2～3HRC）。脆性較低及較高疲勞強度。

3、經該工藝處理的工件不易氧化脫碳，甚至有些工件處理后可直接裝配使用。

4、淬硬層深，易於控制操作，易於實現機械化，自動化。

五、火焰表面加熱淬火

適於中碳鋼35、45鋼和中碳合金結構鋼40Cr及65Mn、灰口鑄鐵、合金鑄鐵的火焰表面淬火。是用乙炔-氧或煤氣-氧混合氣燃燒的火焰噴射快速加熱工件。工件表面達到淬火溫度后，立即噴水冷卻。淬硬層深度為2～6mm，否則會引起工件表面嚴重過熱及變形開裂。