感应热处理的回火方式及常见缺陷

感应热处理的回火方式及常见缺陷

目录

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

2.感应热处理的回火方式..........................................................3

2.1.炉中回火..................................................................3

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

2.3.感应加热回火.............................................................5

2.4.回火举例.................................6

3.感应热处理的常见缺陷..........................................................6

3.1.硬化层深度不合格..........................6

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

3.3.变形与开裂...............................7

3.4.残余应力和脆性...........................................................7

3.5.晶粒尺寸变化.............................7

4.感应淬火常见缺陷的处理方法...................................................7

4.1.硬度不足和软点：..........................7

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

4.3,变形：....................................8

4.4.淬硬层过深/过浅..........................................................8

4.5.表面硬度过高/过低........................9

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

5.结论...........................................................................9

1.序言

感应热处理的回火方式主要包括炉中回火、自回火和感应加热回火。

炉中回火是将感应淬火后的工件放入空气炉或油浴炉中进行回火，通常回

火温度不超过200℃。这种方法适用于薄壁和形状复杂的工件，能够有效地降

低残余应力和脆性，同时保持高硬度和高的表面残余压应力。

自回火则是利用感应淬火冷却后残留的热量进行短时间回火，这种方法简

化了T艺,且能有效防I卜高碳钢及某些高合金钢产生淬火裂纹.然而，自回火

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的缺点是工艺不易掌握，且消除淬火应力不如炉中回火。

感应加热回火是在淬火后立即进行，通过感应加热设备对工件进行回火。

这种方法加热时间短，回火温度低于磁性转变温度，电流透入深度较小。感应

加热回火的优点是回火时间短，耐磨性和冲击韧度较高，适合在流水线上使用。

感应热处理过程中常见的缺陷包括硬度不足、软点和软带等。

硬度不足通常是由于单位表面功率低、加热时间短或感应器与工件表而问

隙过大导致的。解决这一问题可以通过提高比功率、延长加热时间和减小感应

器与工件表面的距离来实现。

软点是由于喷水孔堵塞或喷水孔太稀，导致表面局部区域冷却速度降低。

解决软点问题需要检查喷水孔，确保冷却均匀。

软带则是在轴类工件连续加热淬火时，由于喷水角度小、工件旋转速度与

移动速度不协调等原因造成的。解决软带问题需要加大喷水角度、协调工件旋

转速度与感应器移动速度，并保证工件在感应器内同心旋转。

感应热处理，作为现代金属加工领域的一种重要技术，以其加热速度快、

能耗低、环保性好等优势，广泛应用于各种金属零部件的表面强化处理中。然

而，感应热处理过程中的回火处理环节同样关键，它不仅影响零件的最终性能,

还直接关系到热处理的质量。

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o

电施集中层

图1感应加热表面淬火示意图

2.感应热处理的回火方式

感应热处理后的回火处理，旨在降低残余应力和脆性，同时保持或提高零

件的硬度和耐磨性。根据具体工艺条件和零件要求，常见的回火方式主要包括

炉中回火、自回火和感应加热回火。

2.1.炉中回火

炉中回火是感应热处理后最常用的回火方式之一。它通过将工件置于空气

炉或油浴炉中，加热至180〜200℃（具体温度根据零件材料和要求确定），保温

一段时间（通常为1〜2小时），以实现回火目的。炉中回火工艺简单，控制可靠,

能够确保零件回火质量稳定。然而，对于形状复杂或尺寸较大的零件，炉中回

火可能存在加热不均匀的问题，需要特别注意。

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图2回火炉

2.2.自回火

自回火是一种利用感应淬火冷却残留下来的热量进行短时间回火的方法。

在感应淬火后，迅速冷却工件一段时间，然后中断冷却，利用工件自身的余热

散发到表层淬火区，达到回火的效果。自回火不仅简化了工艺流程，还能有效

防止高碳钢及某些高合金钢产生淬火裂纹。然而，自回火工艺不易掌握，消除

淬火应力的效果不如炉中回火，且对冷却介质的温度、喷冷时间和喷射压力等

参数有严格要求。

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图3利用感应淬火冷却残留下来的热量进行短时间回火

2.3.感应加热回火

感应加热回火是在淬火后继续通过回火感应器对零件进行加热回火的方

法。由于回火温度通常高于炉中回火，.且加热速度快，因此感应加热回火时间

相对较短。为了确保回火效果，加热深度应较淬火硬化层深度大一些，这通常

需要通过降低电流频率或减小比功率，延长回火时间，并利用工件热传导使加

热层增厚来实现。感应加热回火的最大特点是回火时间短，且由于加热时间短,

所得到的显微组织有极大的弥散度，回火后的耐磨性和冲击韧度较高。然而，

感应加热回火对加热速度有严格要求（一般不大于15〜20C/S）,且需要精确控制

加热参数。

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图4在淬火后继续通过回火感应器对零件进行加热回火

2.4.回火举例

表1列出了45钢达到相同硬度的自回火温度与炉中回火温度的比较。

表145钢达到相同硬度的自回火温度与炉中回火温度的比较

平均硬度回火温度

HRC炉中回火自回火

65130185

60155230

55235310

50305390

45365465

40425550

3.感应热处理的常见缺陷

感应热处理过程中，由于各种因素的影响，可能会出现多种缺陷。这些缺

陷不仅影响零件的性能和寿命，还可能对设备安全运行构成威胁。以下是一些

常见的感应热处理缺陷及其产生原因：

3.1.硬化层深度不合格

硬化层深度不合格是感应热处理中最常见的缺陷之一。其产生原因主要包

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括频率选择不合理、加热单位功率不合适、感应器与工件间隙过小以及加热时

间过短等。为了预防此类缺陷，需要从合理选择频率、单位功率、加热时间及

改进感应器设计调整间隙等方面进行改进。

3.2.硬度不均

硬度不均主要表现为零件表面硬度分布不均匀。这可能是由于同时加热淬

火时工件位置偏心、感应器喷水孔不均匀等原因造成的。解决此类问题，需要

改善感应器喷水孔分布使其均匀分布，调整定位装置防止工件偏心等。

3.3.变形与开裂

感应热处理过程中，由于内应力状态变化大，零件容易出现变形与开裂问

题。这可能与过渡圆角不合理、材料缺陷（如粗晶、加工缺陷、裂缝以及折叠等）、

预备热处理导致的脱碳、过热以及不均匀加热等因素有关。此外，介质选用不

当、介质浓度、温度、搅拌以及污染等问题也可能导致变形与开裂。为了预防

此类问题，需要严格控制热处理工艺参数和介质条件。

3.4.残余应力和脆性

感应热处理后，零件内部往往存在较大的残余应力和脆性。虽然回火处理

可以降低残余应力和脆性，但如果回火工艺不当或回火不足，仍可能导致零件

性能下降。因此，在感应热处理过程中，需要特别关注回火工艺的制定和执行

情况。

3.5.晶粒尺寸变化

感应热处理过程中涉及的快速加热和冷却会改变材料的晶粒尺寸。如果晶

粒尺寸变化过大，可能会影响零件的性能和寿命。为了避免此类问题，需要合

理控制热处理工艺参数和材料初始状态。

4.感应淬火常见缺陷的处理方法

4.1.硬度不足和软点:

确保工件含碳量适中，避免使用含碳量过低的钢材进行感应加热淬火。

提高加热温度，确保奥氏体化充分，避免未溶铁素体存在。

检查并优化冷却系统，确保冷却均匀充分，避免喷水压力不足、喷水时间

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不够或喷水孔布置不当等问题。

调整工件在感应器中的位置，避免加热和冷却不均匀导致的局部硬度不足。

4.2.淬裂：

也叫开裂。

产生原因：加热温度过高、温度不均；冷却过急且不均；淬火介质及温度

选择不当：回火不及时且回火不足：材料淬透性偏高、成分偏析、有缺陷、含

过量夹杂物、零件设计不合理、技术要求不当等。

对于高碳量或高铺量工件，适当降低加热温度，避免过热引起的淬裂。

改进感应器和工件的设计，避免在尖角、孔边等应力集中处直接加热淬火,

必要时可采用填堵措施。

调整冷却介质和冷却条件，避免冷却速度过快导致的淬裂。例如，降低水

压、调整冷却时间或水温等。

4.3.变形:

优化感应滞设计，确保加热均匀。例如，使用仿形感应器以提高加热均匀

性。

采用适当的工装夹具和支撑措施，减少工件在加热和冷却过程中的自由变

形。

对于细长轴等易变形工件，可采用预弯、增加校正短或采用弹簧顶尖等措

施来预防变形。

4.4.淬硬层过深/过浅

产生原因：加热功率过大或过小、电流频率过低或过高、加热时间过长或

过短、材料淬透性过低或过高、淬火介质温度/压力/成分不当等。

淬硬层过深/过浅是高频淬火中常见的问题之一。淬硬层过深或过浅都会

影响工件的性能和使用寿命。淬硬层过深可能导致工件内部应力过大，容易产

生裂纹；而淬硬层过浅则无法达到预期的硬度和耐磨性。

影响淬硬层深度的因素包括：

淬火介质的种类、温度和冷却速率：不同的淬火介质对钢材的冷却速率不

同，从而影响淬硬层的深度。

钢材的成分和热处理T艺：钢材的淬透件、加热温度和时间等都会影响淬

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硬层的形成。

工件的设计和尺寸：工件的设计和尺寸会影响热量的分布和冷却效果，从

而影响淬硬层的深度。

解决措施包括：