316不锈钢管单边双电极电接触表面淬火的组织性能及应用

316不锈钢管

　　表面淬火作为表面处理的一种重要处理手段，在316不锈钢管上得到广泛应用，通过表面淬火处理，能在机械零部件表层形成一定厚度的淬硬层，使表层有别于心部的力学性能和组织，达到“外强内韧”的效果。目前在工业上应用较多的表面淬火方法有火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、激光表面强化热处理和等离子弧表面淬火等。火焰加热由于温度难控制，容易使工件表面过热，冷却后产生较大的残余应力，所以逐渐被淘汰。感应加热表面淬火是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热，加热速度快，热应力小，但感应线圈要求与工件外形匹配，因此通用化程度不高。激光及等离子弧同属于高密度热源，利用这类技术进行表面淬火，加热冷却速度快，因此脱碳量少、热变形小，应用前景较为广阔。316不锈钢管的原理不同于以上任何一种表面淬火方法，它是利用接触电阻热来加热零件表面，而利用被淬火零件本身的热传导冷却达到表面淬火的目的。该项技术在20世纪由苏联科学家提出后，于20世纪70~80年代在机床导轨的表面淬火领域应用广泛。虽然很长一个阶段发展缓慢，但由于该技术投入少，加热效果好，淬火后不需磨削等优势，仍旧有一些企业自制设备加以应用。

　　实验设备系某高校自行研制。新设备变压器最大功率达到200kW，空载输出电流20kA以上，因而可处理一些直径较大的轴类零件，淬火工艺也更为稳定。实验用工件材料为316不锈钢管，尺寸为Φ30mm×1000mm，供货态为球化退火态，基体硬度为210～240HV0.2。对316不锈钢管进行电接触表面淬火，在功率40kW、线速度0.1m/min(工件转速1r/min，Φ30mm)，压力2000N的淬火参数下，工件出现明显的淬硬区，平均硬度834HV0.2，由于316不锈钢管含量不高，如此高的硬度说明形成了马氏体组织，且马氏体中碳含量较高，即以孪晶马氏体为主。

　　新设计的单边双电极电接触强化设备，能减小工件直径对电流的影响，变压器额定功率的扩大及通用于一般轴类零件的整体设计，扩大了电接触表面淬火的应用范围。316不锈钢管经单边双电极电接触表面淬火，淬硬层金相组织由球化退火组织转变为细小的隐针马氏体组织。通过研究工艺参数对单边双电极电接触表面淬火效果的影响，发现其金相组织可以达到316不锈钢管淬火热处理的要求，淬硬层硬度及梯度也较为合适，证实了单边双电极电接触表面淬火工艺完全可行。

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