熱処理分野における最近の目覚ましい発展のXNUMXつは、 誘導加熱 局所的な表面硬化に。 高周波電流の適用を条件として行われた進歩は、驚異的なものでした。 クランクシャフトのベアリング表面を硬化させるための長い間求められていた方法として比較的少し前に始まり（これらの数百万は、すべての時間のサービス記録を設定して使用されています）、今日、この非常に選択的な表面硬化方法が、部品。 しかし、現在の幅広い用途にもかかわらず、高周波焼入れはまだ初期段階にあります。 金属の熱処理と硬化、鍛造またはろう付けのための加熱、または類似および非類似の金属のはんだ付けのためのその可能性のある利用は予測できません。
高周波焼入れ その結果、必要な深さと硬度、コアの本質的な冶金構造、境界ゾーン、硬化したケースを備え、歪みがほとんどなく、スケールが形成されない、局所的に硬化した鋼製の物体が製造されます。 これにより、生産ラインの要件を満たすために、操作全体の機械化を保証する機器の設計が可能になります。 わずか数秒のタイムサイクルは、電力の自動調整と、厳密な特別な固定のファクシミリ結果の作成に不可欠な一瞬の加熱および急冷間隔によって維持されます。 高周波焼入れ装置により、ユーザーはほとんどすべての鋼製物体の必要な部分のみを表面硬化させ、元の延性と強度を維持することができます。 他の方法で実行可能に扱うことができない複雑なデザインの物品を硬化させること。 銅メッキや浸炭などの通常の高価な前処理、およびその後の費用のかかる矯正および洗浄操作を排除するため。 選択できる鋼の幅広い選択肢を用意することにより、材料費を削減します。 仕上げ作業を必要とせずに、完全に機械加工されたアイテムを硬化させます。
カジュアルな観察者には、銅の誘導領域内で発生するエネルギー変換の結果として高周波焼入れが可能であるように見えます。 銅は高周波の電流を流し、数秒の間隔内で、この通電領域内に配置された鋼片の表面がその臨界範囲に加熱され、最適な硬度に急冷されます。 この硬化方法の装置の製造業者にとって、それは、局所的な表面硬化の効果的な生成へのヒステリシス、渦電流、および表皮効果の現象の適用を意味します。
加熱は高周波電流を使用して行われます。 現在、2,000〜10,000サイクル、100サイクル以上の特別に選択された周波数が広く使用されています。 インダクタを流れるこの性質の電流は、インダクタの領域内に高周波磁場を生成します。 鋼などの磁性材料がこのフィールド内に配置されると、熱を生成する鋼内のエネルギーの散逸があります。 鋼内の分子は、この場の極性に合わせようとします。これにより、000秒間に数千回変化するため、鋼が変化に抵抗する自然な傾向の結果として、膨大な量の内部分子摩擦が発生します。 このようにして、電気エネルギーは摩擦媒体を介して熱に変換されます。
ただし、高周波電流のもうXNUMXつの固有の特性は、導体の表面に集中することであるため、表面層のみが加熱されます。 「表皮効果」と呼ばれるこの傾向は、周波数の関数であり、他の条件が同じであれば、より浅い深度ではより高い周波数が効果的です。 熱を発生させる摩擦作用はヒステリシスと呼ばれ、明らかに鋼の磁気的性質に依存します。 したがって、温度が鋼が非磁性になる臨界点を超えると、すべてのヒステリシス加熱が停止します。
現場で急速に変化する磁束の結果として鋼に流れる渦電流による追加の熱源があります。 鋼の抵抗は温度とともに増加するため、この作用の強度は鋼が加熱されるにつれて減少し、適切な焼入れ温度に達したときの「低温」の元の値のほんの一部になります。
誘導加熱された棒鋼の温度が臨界点に達すると、渦電流による加熱が大幅に減少した速度で継続します。 アクション全体が表層で行われるため、影響を受けるのはその部分だけです。 元のコア特性が維持され、表面領域で完全な炭化物溶液が達成されたときに焼入れすることによって表面硬化が達成されます。 電力を継続的に印加すると、硬度が増します。鋼の各層が温度に達すると、電流密度がその下の層にシフトし、その下の抵抗が低くなります。 適切な周波数を選択し、電力と加熱時間を制御することで、表面硬化の任意の仕様を満たすことが可能になることは明らかです。
の冶金学 誘導加熱
誘導的に加熱されたときの鋼の異常な挙動と得られた結果は、関連する冶金学の議論に値します。 XNUMX秒未満の炭化物溶解速度、炉処理によって生成されるよりも高い硬度、および結節型のマルテンサイトが考慮事項です。
これは、高周波焼入れの冶金学を「異なる」ものとして分類します。 さらに、加熱サイクルが短いため、表面の脱炭や粒子の成長は起こりません。
誘導加熱 その深さの80％まで維持される硬度を生成し、その後、影響を受けていないコアで見られるように、遷移ゾーンを介して鋼の元の硬度に徐々に低下します。 したがって、結合は理想的であり、剥離やチェックの可能性を排除します。
最大硬度によって証明される完全な炭化物溶液と均一性は、0.6秒の総加熱時間で達成することができます。 この時間のうち、実際には下限臨界値を上回っているのはわずか0.2〜0.3秒です。 興味深いことに、高周波焼入れ装置は、加熱と急冷のサイクルの結果として生じる完全な炭化物溶液を使用して生産ベースで毎日稼働しており、その合計時間は0.2秒未満です。
高周波焼入れの結果として生じる微細な結節性でより均質なマルテンサイトは、ほとんどの合金マルテンサイトの結節状の外観のために、合金鋼よりも炭素鋼でより容易に明らかになります。 この微細構造は、その起源として、熱加熱で得られるよりも完全な炭化物拡散の結果であるオーステナイトを持たなければなりません。 アルファ鉄および炭化鉄の微細構造全体にわたる実質的に瞬間的な臨界温度の発生は、急速な炭化物溶液およびその必然的な生成物として完全に均質なオーステンタイトを有する成分の分布を特に助長する。 さらに、この構造をマルテンサイトに変換すると、同様の特性と、それに対応する摩耗または貫通器具に対する耐性を備えたマルテンサイトが生成されます。 