21.1.1  感应加热基本原理

1.感应加热的物理基础

当工件放在通有交变电流的感应圈中，在交变电流所产生的交变磁场作用下将产生感应电动势。电流透入深度随工件材料电阻率的增加而增加，随工件材料的磁导率及电流频率的增加而减小。

钢的电阻率随加热温度的升高而增大，在800～900℃时，各类钢的电阻率基本相等，通常把20℃时的电流透入深度称为“冷态电流透入深度”，而把800℃时的电流透入深度。称为“热态电流透入深度”。

2.感应加热的物理过程

感应加热开始时，工件处于室温，电流透入深度很小，仅在此薄层内进行加热。表面温度升高，薄层有一定深度，且温度超过磁性转变点（或转变成奥氏体）时，此薄层变为顺磁体，交变电流产生的磁力线移向与之毗连的内侧铁磁体处，涡流移向内侧铁磁体处，由于表面电流密度下降，而在紧靠顺磁体层的铁磁体处，电流密度剧增，此处迅速被加热，温度也很快升高。此时工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自表面向心部依次加热。这种加热方式称为透入式加热，当变成顺磁体的高温层的厚度超过热态电流进入深度后，涡流不再向内部推移，而按着热态特性分布，继续加热时，电能只在热态电流透入层范围内变成热量，此层的温度继续升高。与此同时，由于热传导的作用，热量向工件内部传递，加热层厚度增厚，这时工件内部的加热和普通加热相同，称为传导式加热。

透入式加热较传导式加热有如下特点：

1）表面温度超过A₃点以后，最大密度的涡流移向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，随着加热时间的延长，传导式加热表面继续加热容易产生过热。

2）加热迅速，热损失小，热效率高。

3）热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高。