电解液加热表面淬火是向电解液通人较高电压(150~300V) 的直流电,因电离作用而发生导电现象,于负极放出氢,正极放出氧。氢气围绕负极周围形成气膜,电阻较大,电流通过时产生大量的热使负极加热。淬火时,将没入电解液的工件接负极,液槽接正极,工件的没人部分当接通电源时便被加热(5~10s 可达到淬火温度)。断电后在电解液中冷却,也可取出放入另设的淬火槽中冷却。适用于进行表面淬火用的电解液很多,其中以w (碳酸钠) 5%~18%水溶液使用最广,使用温度不得超过60℃,否则氢气膜不稳定,影响加热效果。工件的棱角及尖锐部分易于过热,应使用耐火材料绝缘。工件的端面也常采用绝缘以避免过热。电解液表面淬火最适用于棒状工件、轮缘或板状工件等。
表面淬火的目的在于获得高硬度,高耐磨性的表面,而心部仍然保持原有的良好韧性,常用于机床主轴,齿轮,发动机的曲轴等。表面淬火是将钢件的表面层淬透到一定的深度,而心部分仍保持未淬火状态的一种局部淬火的方法。表面淬火时通过快速加热,使钢件表面很快到淬火的温度,在热量来不及传到工件心部就立即冷却,实现局部淬火。感应加热表面淬火就是在一个感应线圈中通以一定频率的交流电(有高频,中频,工频三种),使感应圈周围产生频率相同的交变磁场,置于磁场之中的工件就会产生与感应线圈频率相同,方向相反的感应电流,这个电流叫涡流。由于集肤效应,涡流主要集中在工件的表层。 由涡流所产生的电阻热使工件表层被迅速加热到淬火温度,随即向工件喷水,将工件表层淬硬。
其加热速度极快,通常只有几秒钟。
实际应用中的电流频率从50Hz到500KHz都有。其中,50Hz到10KHz为中频,以可控硅(晶闸管)为主,用于淬硬层深度较深的,如轧辊等;10KHz到50KHz左右,为超音频,以IGBT为主,应用范围最为广泛;50KHz以上者,称为高频,应用于精细零件加工上,以电子管为主,有用MOS管的。
目前国内以IGBT发展势头较为强劲,尤其是以二代IGBT感应电源,三代IGBT感应电源为主导,频率范围覆盖了中频,超音频,和高频,最高频率可达200KHz。IGBT以其性能稳定著称。
将工件置于含有活性元素的介质中加热和保温,使介质中的活性原子渗入工件表层或形成某种化合物的覆盖层,以改变表层的组织和化学成分,从而使零件的表面具有特殊的机械或物理化学性能。通常在进行化学渗的前后均需采用其他合适的热处理,以便最大限度地发挥渗层的潜力,并达到工件心部与表层在组织结构、性能等的最佳配合。根据渗入元素的不同 ,化学热处理可分为渗碳 、渗氮、渗硼、渗硅、渗硫、渗铝、渗铬、渗锌、碳氮共渗、铝铬共渗等。通过电极将小于 5伏的电压加到工件上,在电极与工件接触处流过很大的电流,并产生大量的电阻热,使工件表面加热到淬火温度,然后把电极移去,热量即传入工件内部而表面迅速冷却,即达到淬火目的。当处理长工件时,电极不断向前移动,留在后面的部分不断淬硬。这一方法的优点是设备简单,操作方便,易于自动化,工件畸变极小,不需要回火,能显著提高工件的耐磨性和抗擦伤能力,但淬硬层较薄(0.15~0.35毫米)。显微组织和硬度均匀性较差。这种方法多用于铸铁做的机床导轨的表面淬火,应用范围不广。
电解加热淬火通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容,其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布,以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。将工件置于酸、碱或盐类水溶液的电解液中,工件接阴极,电解槽接阳极。接通直流电后电解液被电解,在阳极上放出氧,在工件上放出氢。氢围绕工件形成气膜,成为一电阻体而产生热量,将工件表面迅速加热到淬火温度,然后断电,气膜立即消失,电解液即成为淬冷介质,使工件表面迅速冷却而淬硬。常用的电解液为含 5~18%碳酸钠的水溶液。电解加热方法简单,处理时间短,加热时间仅需5~10秒,生产率高,淬冷畸变小,适于小零件的大批量生产,已用于发动机排气阀杆端部的表面淬火。






