感应热处理工艺的实践与探讨

摘要：文章就感应热处理工艺的含义、特点、优点以及在实践中的应用做了简单介绍。重点对感应热处理工艺在应用的实践中表现出的弊端，以及之后的技术创新措施进行了分析，并对感应热处理工艺的发展趋势进行了前瞻性的阐述。

关键词：感应热处理；热处理；技术创新

中图分类号：TGl56

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2011)22-0158-03

一、感应热处理工艺的含义

感应热处理工艺是指由交变的电流在导体中产生感应电流而导致的导体发热的现象。这种技术来源于法拉第发现的电磁感应现象。

1957年，美国研制出了晶闸管，它在电力电子器件发展的过程中起着里程碑的作用，同时也引发了感应加热技术的伟大革命。到了1966年，如实和西德首先利用晶闸管研制成功了感应加热装置，从此，感应加热技术就进入了飞速发展的时期。随着20世纪80年代电力电子器件的再次飞速发展，感应加热装置也开始采用新研制的晶闸管，技术变得越来越高。

我国感应热处理技术的真正运用是在1956年，主要是运用在汽车工业行业，技术主要引资苏联。随着感应热处理技术的广泛应用，感应淬火工艺技术也得到了很大的发展。目前，感应淬火技术的应用已经变得日益扩大。目前，感应热处理工艺主要应用与汽车制造业和冶金工业两大行业。有快速、高效、节能、清洁以及易于实现自动和在线生产的特点，属于接触加热方式。这种加热方式不仅能够在各种载气中工作，不产生任何污染，而且增加了在加热表面及深度上高度灵活的选择性。正是感应热处理工艺的这些技术特点才使得此技术得到越来越广泛的认可和支持。

二、感应热处理工艺的优点

感应热处理工艺在近几十年来的发展中，已经在冶金、机械、汽车制造等工业中得到了普遍的运用和创新发展。机械工业中感应热处理工件的品种和数量也逐年上升。这些成就与进步的取得，都与感应热处理工艺的优点是密不可分的。笔者从感应热处理工艺的特点中分析出如下优点：

(一)感应热处理工艺有利于贯彻国家环保节能和实现可持续发展的方针和政策

有电老虎之称的电能是机械工业行业的主要动力。据统计，热处理的用电量占到了机械工业总耗电量的25％，感应热处理用电量约占热处理设备总用电量的20％－25％。感应加热能够自动控制工艺施行的整个过程，避免了不必要的电力资源的浪费和消耗。在电力资源消耗减少的同时，感应热处理工艺的效率也得到了提高。

(二)感应热处理工艺有利于加快加热速度，提高生产效率

由于热处理的整个过程都是靠感应来完成的，所以整个热处理过程能够缩短4倍以上。减少了电力资源的浪费，使得热感应热处理工艺的加热速度也得到了加快，促进了整体生产效率，最终使得企业获得高额利润。

(三)感应热处理工艺有利于实现生产自动化

在感应加热设备和淬火机床设备，微处理机等设备机器的密切配合下，可以实现生产工件在下料和淬火机床的运转的全部自动化在整个生产流水线上，利用微机处理技术对淬火加热及冷却时间，加热速度，淬火机床运转速度，淬火介质的温度，变频机的电参数等进行监控，完成冷热加工连续生产的自动化。

(四)感应热处理工艺为工作人员提供了一个健康良好的劳动环境

感应加热处理不像电炉、油炉那样在工作状态下释放大量的热辐射，造成工作环境的污染。而感应热处理工艺的执行只需要在常温状态下进行，而且开炉停炉等工作也很方便。所以，感应热处理工艺为一线工作人员的身体健康提供了良好的工作条件。

(五)感应热处理工艺有利于提高表面强化效果

感应加热处理的速度比较快，能够提高金属材料的相变温度，加速奥氏体转变的过程。采用感应电阻进行加热和大功率的脉冲感应进行加热时，就能够得到更细的马氏体组织，提高表面强度，并在一定程度上减缓变形的后果。

三、感应热处理工艺的实践运用

(一)感应热处理工艺在实践中的应用情况

在汽车制造行业的应用。在汽车生产中，感应淬火技术得到了广泛的应用。此外，还在中、重型汽车、轻型车和几种轿车上就已经有200多种零件需要感应淬火。目前，采用感应淬火的汽车零件主要有传递动力扭矩的汽车轴类零件以及各种销轴类零件。此外，感应淬火技术曾经也用在了东风汽车公司对汽车钢板弹簧的制造上。目前，科技人员对低淬透性钢和限制淬透性钢的研究与开发也应用于汽车转向蜗杆、十字轴、万向节等零件上。

在拖拉机行业中的应用。随着经济水平的提高，我国引进及消化吸收的国内外拖拉机产品和技术越来越多，人们对拖拉机企业的工艺技术和制造技术也提出了越来越高的要求，所以感应热处理工艺在这个行业也得到了飞速的发展，大量的感应热处理工艺和固态感应加热电源、数控淬火机床等先进设备在农机企业的发展中也得到了很大程度的运用，这个感应加热处理工艺提高了我国农机行业的整体技术水平。

在建筑及石油行业中的应用。在建筑行业，凭借着其淬火变形小、生产效率高、工作环境好等各大优点，让高强度预应力钢筋感应热处理生产线、低松弛预应力钢丝稳定化生产线以及石油套管感应热处理生产线等各项感应热处理工艺都得到了很好的利用。这项技术的运用使得建筑行业中的进度得以加快，而且工程质量也得到了保障。而石油行业的工作效率得到了很大的提高，促进了所使用行业的快速发展。

(二)感应热处理技术在实践过程中的不足

世界上没有完美的事物，一切都是在不断的自我否定和肯定中进行创新和发展的。感应热处理工艺在实践的检验下，在与渗碳淬火等技术的对比下，总结出下面对感应热处理工艺缺陷的观点和看法。

随着20世纪80年代初期计算机在渗碳控制领域的广泛使用，以及渗碳技术在理论上的不断补充和创新，渗碳质量得到了强有力的保证，渗碳工艺和操作水平也得到了很大的提高和改进。渗碳技术的渗碳介质非常昂贵，能耗量大，工件畸变大，对环境的污染比较严重等问题和不足都没有动摇其在热处理强化技术中的霸主地位。感应热处理工艺与之相比，还是有一定的差距。

首先，感应热处理设备自动控制的功能较弱，不能满足专业需求；其次专业的针对感应热处理工艺的指导性标准文件太少，缺乏及时的增加与修订；最后，就是缺乏对感应加热处理工艺的理论性知识的研究不够深入，缺乏丰富的相关专业知识的理论专著和论文，即使有相关文献也大多停留在文献的表面研究上，缺乏工艺操作性。没有科学理论的指导，实践的进行也很少出现跨越式的发展和进步。

上述讲述的都是从感应热处理的专业角度进行的。除了专业方面的欠缺外，我国感应热处理工艺相关的工作人员的学习意识和创新意识也较欠缺。就是因为不善于学习，不善于创新，才会使得感应热处理行业的进展非常缓慢。其次，大部分的中小型企业都缺乏专业的新设备、新工艺以及新技术，这些都属于硬件设施。硬件设施是基础，没有这些硬件设施，就

相当于俗语“巧妇难为无米之炊”所说，没法进行技术的改进和创新。

四、应对感应热处理工艺的发展途径和措施

(一)要加强感应处理工艺从业人员的学习意识和创新意识

让他们加强对感应加热处理理论知识的学习，只有熟练掌握了感应热处理工艺的理论知识和原理，才能进行高水平的创新，感应热处理工艺的水平才会有所提高。让每位员工在不断的学习中提高自身的综合素质，让每位员工都能够实现感应热处理技术的创新。

(二)政府要发挥其调节和鼓励作用

制定相应的技术创新奖励制度，为员工创造良好的创新环境。提供部分资金购买先进的试验设备和更新完善后的理论知识书籍，为员工的学习和创新提供硬件基础。然后邀请各地专业人士对员工进行知识和技能各方面的培训，提高员工的综合素质。此外，政府还要适当的发挥其监督作用，监督感应热处理技术在运用过程中出现的问题，以及员工在操作过程中偷工减料等不法行为。

(三)扩大感应热处理工艺的运用范围

开始感应热处理工艺主要用于汽车制造行业和冶金工业行业里面。现在要将这种技术应用到拖拉机行业、在轴承上、在建筑行业以及石油行业中的应用。其中，在拖拉机行业中运用感应热处理技术时一定要多运用小内孔感应淬火技术、轴类零件变功率、变零件移动速度感应淬火技术等。在不同行业的运用中找到不同的感应加热技术。将感应热处理工艺的使用扩展到塑料、橡胶行业，到电子工业行业。此外，还注意运用感应加热技术的黏合作用，以及盖密封与包装的作用。扩大感应加热技术的应用范围，发挥其强有力的作用和优势。

(四)拓宽感应电源的来源，不断引进世界上先进的感应电源

为感应加热技术铺路。目前，市场上出现的感应电源有来自美、英、日、德、西班牙等几个工业发达国家生产的SIT、IGBT、MOSFET全国固态晶体管电源。不断引进规格齐全、体积小，电能转换效率高的感应电源。要引进正在朝着柔性化、自动化、智能化控制方向发展的感应淬火机床，来诊断、报警、显示工艺参数和感应淬火装置在应用的过程中出现的问题。

(五)加强热处理协作中心的作用，大力发展感应热处理工艺

尽管感应热处理工艺有很多优点，但是其投资成本高，在保温和测温方面都有困难，尤其是目前一些非专业的热处理厂都没有实力去购买新设备，引进新工艺。所以，热处理协作中心一定要发挥其应有的作用帮助中小热处理企业解决各种难题，带头扩大感应热处理的使用。

五、感应热处理工艺的发展前景

目前，感应热处理工艺的应用还是非常有局限性的，在实践中多运用与汽车制造行业、冶金行业、建筑和石油行业等。此外，感应热处理工艺在齿轮淬火方面的应用还主要局限在传输动力不大的中小模型齿轮上。对于大型齿轮却出现过很多质量难题。

虽然目前研制出的渗碳淬火技术已经可以实际运用，但是伴随着水泥、风电和冶金工行业的飞速发展，感应热处理工艺需要的齿轮箱功率也越来越大。在渗碳淬火后，齿轮变形很大，磨齿成品后的齿面实际渗碳硬化层深度不均匀。所以，在有效控制感应淬火的温度和硬化层深度均匀和可控问题上都要不断的进行研究和创新，进一步改善和提高工艺的技术水平，改变现状。只有在技术上不断的创新，克服种种难题，才能将感应热处理工艺的应用延伸到更广的领域。

如果感应热处理的工艺能在实践的检验下，在热处理工作人员的不断学习和创新下，不断的得到修改和完善，这将是很有发展潜力的一门技术。正如哲学上一句话“前途是光明的，道路是曲折的。”感应热处理工艺的发展之路还有很长的路要走，但是只要踏踏实实，脚踏实地的走好每一步，感应热处理工艺最终会走向更广的行业中去，帮助中国走上生产高效、低耗、无污染的可持续发展之路。

六、结语

感应热处理工艺在近几十年来的发展中，已经在冶金、机械、汽车制造等工业中得到了普遍的运用和创新发展。但是实践证明，在它的普及和发展过程中也存在着很多的难题。要想发挥其所具有的优点和优势，就应该加强对工艺技术的宣传力度，推广感应热处理的新设备、新工艺、新技术。修改和完善感应热处理的标准，将成文的规定和标准纳入到机械设计手册。感应热处理工艺在生产中的比重在不断增加后，生产效率得到提高，能源消耗降到最低，可持续发展之路就会更进一步。

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