高频感应加热系统利用电磁感应，通过一种称为“集肤效应”的现象选择性地硬化钢材表面。通过将薄薄的外层（通常为 1 至 6 毫米）快速加热到奥氏体化温度并立即进行冷却，此过程可形成耐磨表面，同时保持下层心部材料完全不变。
该技术的核心优势在于能够将表面性能与心部性能分离开来。它使工程师能够制造出外部极硬以提高耐磨性，但内部仍然坚韧且具有延展性以承受冲击和疲劳的部件。
表面硬化的机理
利用集肤效应
该过程背后的主要机理是集肤效应。高频电流由感应器产生，并导向钢材部件。
由于频率很高，电流密度——因此热量——会高度集中在金属表面，而不是深入到零件内部。
达到奥氏体化温度
为了实现硬化，钢材必须加热到其奥氏体化温度。这是钢材内部晶体结构发生变化的临界热点。
感应系统几乎瞬间就能在目标表面层内达到此温度。
快速冷却和转变
一旦表面达到所需温度，就会进行快速冷却（通常称为淬火）。
温度的突然下降会“冻结”微观结构，将奥氏体转变为马氏体，这是钢材中坚硬、耐磨的相。
局部化为何重要
精确控制深度
该系统可以精确控制硬化延伸的深度。根据频率和功率设置，硬化层通常限制在1 至 6 毫米的深度。
这种精度确保只有需要耐磨的材料才会被硬化。
短时停留
感应加热的特点是停留时间非常短。能量传递速度如此之快，以至于热量没有时间传导到组件的中心。
这种速度对于防止零件其余部分的や热变形至关重要。
保持心部性能
该方法最重要的贡献是原始心部材料的性能保持不变。
虽然表面变得坚硬且易碎，但心部保留了吸收冲击而不致断裂所需的韧性和延展性。
理解权衡
深度限制
此过程专门用于表面改性。如果您的应用需要整体硬化（改变整个横截面的性能），那么高频感应可能不是合适的工具，因为它仅限于 1-6 毫米的范围。
部件几何形状
虽然对于圆柱形零件或特定区域有效，但复杂的几何形状有时会带来挑战。感应器设计必须与零件轮廓紧密匹配，以确保集肤效应均匀地应用于不规则表面。
为您的目标做出正确选择
如果您正在评估钢材部件的热处理选项，请考虑以下特定参数：
- 如果您的主要重点是耐磨性和抗冲击性：选择高频感应，以在保持心部坚韧以防止负载下发生灾难性故障的同时，形成坚硬的外壳。
- 如果您的主要重点是尺寸精度：依靠此方法较短的停留时间和局部加热，以最大程度地减少炉式加热常见的翘曲和变形。
- 如果您的主要重点是深层结构改变：重新评估传统的炉式方法，因为集肤效应的穿透深度不足以改变心部结构。
当您需要精确地提高表面耐用性而又不损害其下方零件的结构完整性时，请选择高频感应。
总结表：
| 特性 | 感应表面硬化 | 传统整体硬化 |
|---|---|---|
| 硬化深度 | 精确（1 - 6 毫米） | 整个横截面 |
| 心部性能 | 坚韧且有延展性（不变） | 易碎且坚硬 |
| 加热时间 | 秒（短时停留） | 分钟至小时 |
| 变形风险 | 低（局部加热） | 高（整体加热） |
| 微观结构 | 马氏体表面层 | 整体均匀 |
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参考文献
- František Nový, Miloš Mičian. The Influence of Induction Hardening, Nitriding and Boronising on the Mechanical Properties of Conventional and Sintered Steels. DOI: 10.3390/coatings14121602
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
