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铁路尖轨采用中频淬火电源进行热处理的具体工艺

尖轨必须有足够的弹性与刚度，来满足其工作需要。其技术要求为：尖轨淬火后，其显微组织为索氏体十量的铁素体，淬硬层深度>10mm，断面硬度为34-38HRC， 表面硬度>320HBW。为满足上述要求铜带在线退火设备，很多厂家采用中频淬火电源进行热处理钢筋在线退火设备，效果良好。

通常尖轨热处理采用感应加热淬火表面强化处理，采用降低工件移动速度喷雾淬火和先加热冷却小端，然后再移向末端的工艺措施来改进淬火质量，并采用尖轨淬火机床完成其淬火过程。为此钢棒在线退火设备设置淬火引轨夹具，采用液压缸升降支架对工件进行预弯变形措施，生产中发现尖轨淬火后畸变量大，弯曲变形高度达150-200mm，使工件校直量加大，甚至造成部分尖轨失效铜棒料在线退火设备，同时畸变量大导致尖轨寿命减小。

分析认为，尖轨感应加热喷雾淬火生产中，工艺程序和参数调节主要靠手动调节，带来的操作误差、迟误等人为因素，使尖轨淬火后畸变量增大。为此钢棒在线退火设备，我们把各参数的手动调节改为动态调节，排除了人为因素的干扰和迟误等不良影响，使尖轨的淬火畸变大大减少，弯曲变形高度为35-45mm，是原来变形量（150-200mm）的1/5一1/4，满足了技术条件和生产要求，该技术取得了良好的经济效益和社会效益。

尖轨经中频淬火电源感应淬火后，其显微组织为索氏体十量的铁素体，淬硬层深度>10mm，断面硬度34-38HRC，表面硬度>320HBW，力学性能指标达到产品技术条件。更好的是此工艺适合大批量大规模生产，可以大大提高工人的生产效率。

机床导轨淬火成套设备

本设备是机床导轨淬火的成套设备。本设备的主要特征是：采用IGBT超音频感应加热电源，整体设计的三维运动机构。

目前国内尚无机床导轨淬火成套设备。大型机床厂采用价格昂贵的进口设备，没有进口设备的厂家，配用电子管高频，或可控硅中频。运动机构采用自制，或用刨床工作台代用等方式；制约着机床厂的专业化生产。

若用电子管高频淬火，因频率太高（200KHz），淬硬层太浅，尖角效应强烈，硬度不均，磨削余量不足。若用可控硅中频，因频率太低。淬硬层太深，变形量过大。增大磨削工作量，硬度层不一致。并且噪音大，加热淬火速度慢，耗电量大，成本高等。

本设备采用IGBT为主要特征器件的超音频感应加热电源为加热设备，淬层适中，硬度均匀一致，节能省电。

淬火时冷却不当而造成的淬裂淬火时由于冷却不当

淬火时冷却不当而造成的淬裂淬火时由于冷却不当，也会使零件发生淬裂事故。例如45号钢在淬火时有形成淬火裂纹的倾向。尤其当碳含量处于上限以及零件直径在7～8MM时易发生开裂。故淬火时选择合适的冷却介质极 其重要。另外，一些零件的结构较复杂，截面尺寸变化又较大，如果冷却剂选择不当，壁薄部位容易造成应力集中而导致淬裂。

6、机械加工缺陷导致的淬裂由于机械加工不良，在零件表面留下了深而粗的刀痕，在淬火冷却时，造成该处应力集中而导致裂纹。

7、零件外形对淬火裂纹的影响零件几何形状不合理或截面过渡区厚薄相差较大，在淬火时均易因应力集中而产生裂纹，另外，若零件的锻造流线分布不良，亦可能在淬火时造成淬裂缺陷。

8、不及时回火导致的开裂淬火后如不能及时回火，以致组织应力未能及时消除，将可能因淬火残余应力过大而导致裂纹的产生。特别是对于尺寸较大的工件，淬火后虽然表面已冷到室温，但心部尚未冷透，心部奥氏体组织仍在向马氏体转变，应力在不断增加，也就是说，淬火过程还在零件内部继续进行，以致在室温放置一段时间后，零件才发生开裂。

关于金属热处理中的过热现象

我们知道热处理过程中加热过热易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。

1.一般过热

加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。

2.断口遗传

有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使MnS之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面，而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出，受冲击时易沿粗大奧氏体晶界断裂。

3.粗大组织的遗传

有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。

感应加热技术在锻件棒料加热方面更有优势

中频感应加热的基本原理是当导体在磁场中运动或处在变化的磁场中时，会产出感应电动势，导体内部形成涡流，引起较大的涡流损耗。中频感应加热便是依托这些涡流的能量达到加热目的。感应加热具有加热，速度快、可控性好及易于完成机械化和自动化的长处。看不见摸不着的电磁场一旦变身的“热场”，可比传统加热方法节电30%左右，其加热达90%。故感应加热技术在锻件棒料加热方面更有优势。

目前传统的锻件加热炉有加热炉，燃煤炉等，他们的热氧化损耗率较高，加热的氧化烧损率为2%，燃煤炉氧化烧损率达到3%，如此高的烧损率势必造成原材料的糟蹋。

跟着社会的开展和人们认识的进步，炉等传统加热设备逐渐露出出了各方面的缺点与缺乏：首先在开始加热锻件之前，须先对炉子进行预加热因而要耗费底子不需要的能源，增加了锻件本钱，另外大规模锻件必然会选用容量较大的加热炉，设备占地面积大，维护本钱高，使用一段时间后要停炉检修。砌筑；并且传统加炉燃烧的温度动摇较大，不利于炉温的准确操控，严重影响锻件产品的各项性能指标。

要解决以上传统加热设备带来的种种缺乏，就须赶快找到一种或多种新型的加热方法，并应用到铸造中。电磁感应加热炉便是其中一种理想的加热设备。

高频感应加热表面淬火

用45钢制造的零件，其加工路线如下：备料—锻造—正火—机械粗加工—调质—机械精加工—高频感应加热

正火：

将钢件加热到上临界点(AC3或Acm)以上40~60℃或更高的温度，保温达到完全奥氏体化后，在空气中冷却的简便、经济的热处理工艺。正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。目的是在于使晶粒细化和碳化物分布均匀化。正火应用于低碳钢，正火后硬度略高于退火，韧性也较好，可作为切削加工的预处理。

高频感应加热表面淬火

调质：

调质通常指淬火＋高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。 方法也就是先淬火，淬火温度：亚共析钢为Ac3+30~50℃；过共析钢为Ac1+30~50℃；合金钢可比碳钢稍稍提高一点。淬火后在500~650℃进行回火即可。调质的主要目的是得到强度、塑性、韧性都比较好的综合机械性能。

高频感应加热表面淬火：

感应加热表面淬火具有表面质量好，脆性小，淬火表面不易氧化脱碳，变形小等优点，通过快速加热使待加工钢件表面达到淬火温度，不等热量传到中心即迅速冷却，仅使表层淬硬为马氏体，中心仍为未淬火的原来塑性、韧性较好的退火（或正火及调质）组织。