感應硬化表面製程應用
何謂感應硬化？
感應硬化 是一種熱處理方式，將含有足夠碳含量的金屬零件在感應場中加熱，然後再快速冷卻。這樣可以增加零件的硬度和脆性。感應加熱可讓您局部加熱至預定溫度，並可精確控制硬化過程。因此可以保證製程的重複性。通常，感應淬火應用於需要極佳表面耐磨性的金屬零件，同時保留其機械特性。在感應硬化製程完成後，金屬工件需要在水、油或空氣中淬火，以獲得表面層的特定特性。
感應硬化 是一種快速且選擇性硬化金屬零件表面的方法。銅線圈攜帶大量交流電，放置在零件附近（非接觸）。由於渦流和滯後損失會在表面和表面附近產生熱量。淬火時，通常會以水為基底，加入聚合物等添加物，直接對準零件或將其浸入水中。這會將結構轉化成馬氏體，其硬度遠高於先前的結構。
現代流行的感應淬火設備稱為掃描器。工件被固定在中心點之間，旋轉並通過一個同時提供加熱和淬火的漸進式線圈。淬火的方向在線圈下方，因此工件的任何特定區域都會在加熱後立即快速冷卻。功率等級、停留時間、掃描（進給）速率及其他製程變數均由電腦精確控制。
表面硬化製程是透過製造硬化表層來增加耐磨性、表面硬度及疲勞壽命，同時維持核心微觀結構不受影響。
感應硬化 是用來增加特定區域內鐵質零件的機械特性。典型的應用包括動力總成、懸吊、引擎零件及沖壓件。感應硬化在維修保固要求/現場故障方面表現優異。其主要優點在於改善局部區域的強度、耐疲勞性和耐磨性，而無需重新設計零件。
可受益於感應淬火的製程與產業：
熱處理
鏈條硬化
管材硬化
造船業
航太
鐵路
汽車
可再生能源
感應硬化的優點：
適用於承受重負荷的零件。感應鑄造可承受極高負荷的高表面硬度與深殼。疲勞強度可藉由軟核心被極韌外層包覆而增加。這些特性對於承受扭轉負載的零件和承受衝擊力的表面來說是非常理想的。感應加工一次只加工一個零件，因此零件與零件之間的尺寸變化非常容易預測。
精確控制溫度與硬化深度
受控制的局部加熱
可輕鬆整合至生產線
快速且可重複的製程
每個工件均可透過精確的最佳化參數進行淬火
節能製程
可使用感應硬化的鋼和不銹鋼零件：
緊固件、法蘭、齒輪、軸承、管子、內徑和外徑滾道、曲柄軸、凸輪軸、軸轭、傳動軸、輸出軸、主軸、扭力杆、回轉環、線材、閥門、搖鑽等。
增加耐磨性
硬度與耐磨性之間有直接的關係。假設材料的初始狀態是退火或處理至較軟的狀態，則零件的耐磨性會隨著感應硬化而顯著增加。
由於軟芯和表面殘餘壓應力，可提高強度和疲勞壽命
壓應力（通常被視為正面屬性）是由於表面附近的硬化結構所佔的體積比核心和先前的結構稍多。
零件可在 感應硬化 依需要調整硬度等級
與任何產生馬氏體結構的加工一樣，回火會降低硬度，同時降低脆性。
具有堅固核心的深殼
典型的殼深為 0.030" - 0.120"，平均來說比在次臨界溫度下進行的滲碳、碳氮共鍍及各種氮化等製程還要深。對於某些專案，例如車軸，或在大量材料磨損後仍有使用價值的零件，殼體深度可達 ½ 吋或更深。
無需遮蔽的選擇性硬化製程
後焊接或後加工的區域會保持柔軟 - 很少有其他熱處理製程能達到這一效果。
相對最小的失真
例如：一個 1" Ø x 40「 長的軸心，有兩個均勻間距的頸部，每個 2」 長，需要承載負荷和耐磨性。感應淬火只在這些表面進行，總長度為 4"。若使用傳統方法（或對整個長度進行感應淬火），則會產生明顯的翹曲。
允許使用低成本鋼材，例如 1045
最常用於零件感應硬化的鋼材是 1045。這種鋼材易於加工、成本低，而且由於碳含量為 0.45%，因此可以感應淬火至 58 HRC +。它在處理過程中的開裂風險也相對較低。此製程常用的材料還有 1141/1144、4140、4340、ETD150 及各種鑄鐵。
感應硬化的限制
需要與零件幾何相關的感應線圈和模具
由於工件與線圈間的耦合距離對加熱效率至關重要，因此必須仔細選擇線圈的尺寸和輪廓。雖然大多數處理器都有基本的線圈來加熱圓形工件，例如軸、銷、滾筒等，但有些專案可能需要客製化的線圈，有時甚至需要數千美元。在中高產量的專案中，降低每個零件的處理成本可能輕易抵銷盤管成本。在其他情況下，製程的工程效益可能會超過成本考量。否則，對於小量專案而言，如果必須製造新的線圈，則線圈和模具成本通常會使得製程變得不切實際。在處理過程中，零件也必須以某種方式支撐。對於軸類零件，在中心點之間運轉是一種常用的方法，但在許多其他情況下，則必須使用客製模具。
與大多數熱處理製程相比，更容易產生裂痕
這是由於快速加熱和淬火，同時也容易在鍵槽、溝槽、橫孔、螺紋等特徵/邊緣產生熱點。
感應硬化變形
由於快速加熱/淬火及馬氏體轉換的結果，變形程度往往比離子或氣體氮化等製程更大。儘管如此，感應淬火所產生的變形可能比傳統熱處理更少，尤其是只應用在特定區域時。
感應硬化的材料限制
由於 感應硬化製程 通常不涉及碳或其他元素的擴散，材料必須含有足夠的碳和其他元素，以提供淬透性，支援馬氏體轉換至所需的硬度等級。這通常表示碳含量在 0.40%+ 的範圍內，可產生 56 - 65 HRC 的硬度。較低碳的材料，如 8620，可能會降低可達到的硬度 (40-45 HRC)。1008、1010、12L14、1117 等鋼材由於硬度增加有限，通常不使用。
感應硬化表面製程詳情
感應硬化 是一種用於鋼和其他合金零件表面硬化的製程。將待熱處理的工件置於銅線圈內，然後透過在線圈上施加交流電，將工件加熱至高於其轉換溫度。線圈中的交變電流會在工件內產生交變磁場，使工件外表面加熱至高於轉換範圍的溫度。
利用交變磁場將組件加熱至轉換範圍內或以上的溫度，然後立即淬火。這是一種使用銅感應線圈的電磁製程，線圈以特定頻率和功率水平饋入電流。
