雖然高頻熱處理不斷成熟和進(jìn)步，但仍然存在一些問(wèn)題。為此，熱處理工廠為應(yīng)對(duì)用戶的需求進(jìn)行了高頻熱處理技術(shù)開發(fā)。以下對(duì)日本高周波熱錬（株）的高頻熱處理技術(shù)開發(fā)進(jìn)展。

1 WIQ®

高頻淬火加熱時(shí)間短，淬火效果受工件原始組織影響較大，調(diào)質(zhì)組織和球化組織的奧氏體（γ）化特性有很大不同。快速短時(shí)加熱的高頻淬火處理要求工件組織是C彌散分布容易奧氏體化的調(diào)質(zhì)組織。但是，調(diào)質(zhì)組織硬度高對(duì)高頻熱處理前序加工不利，因此產(chǎn)生了短時(shí)加熱進(jìn)行奧氏體化和改善加工性的矛盾。

為解決這個(gè)問(wèn)題，高周波熱錬（株）開發(fā)出2級(jí)淬火形成兩層硬化層的“WIQ”處理技術(shù)（圖1）。第1次的高頻淬火（SIQ）使工件形成較深的硬化層，然后進(jìn)行SRIQ®（超快短時(shí)感應(yīng)加熱和淬火）前的預(yù)熱或升溫到SRIQ的γ區(qū)進(jìn)行回火，形成預(yù)期的調(diào)質(zhì)原始組織。第2次進(jìn)行的SRIQ®處理利用快速短時(shí)加熱，使工件表層γ均勻化并進(jìn)行淬火，形成兩層硬化層。WIQ處理材經(jīng)反復(fù)淬火和快速短時(shí)加熱γ化，獲得微細(xì)晶粒。并且，SRIQ處理使SIQ形成的高硬度層內(nèi)形成很大的殘余壓應(yīng)力，因此疲勞強(qiáng)度高于滲碳淬火齒輪。

圖1 “WIQ”的基本概念圖和動(dòng)力循環(huán)式齒輪疲勞試驗(yàn)結(jié)果

現(xiàn)在，高周波熱錬（株）已經(jīng)形成了原料→前加工•前熱處理→WIQ→后加工→制品的連續(xù)化生產(chǎn)流程。實(shí)現(xiàn)了機(jī)械工件性能穩(wěn)定和高精度化的低成本生產(chǎn)作業(yè)線。

2 高頻淬火與其他表面改質(zhì)組合的復(fù)合處理

近年來(lái)，各種機(jī)械零部件小型化的要求越來(lái)越高，高頻熱處理等單一熱處理對(duì)提高零工件性能有限。為了實(shí)現(xiàn)零工件高性能化和高附加值，高周波熱錬（株）推進(jìn)了復(fù)合熱處理•表面改質(zhì)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，案例如下：

PALNIP處理是日本HIHON PARKERIZING CO.，LED的鹽浴軟氮化和防止表面氧化處理技術(shù)與高周波熱錬（株）的SRIQ組合的復(fù)合熱處理方法。特點(diǎn)是：①最表面的化合物層狀態(tài)與鹽浴軟氮化表面狀態(tài)相同，摩擦系數(shù)小，耐磨性高②硬化層比SRIQ深，產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，疲勞強(qiáng)度高③硬化層是Fe-C-N馬氏體，在溫度升高時(shí)，析出ε-Fe2-3N等鐵的氮化物，抑制了回火軟化，提高了剝蝕疲勞強(qiáng)度④PALNIP是低溫處理的鹽浴軟氮化和SRIQ的組合，熱處理變形小。

軟滲碳是AISIN AW公司開發(fā)并應(yīng)用的短時(shí)節(jié)能潔凈化“高頻淬火”與“真空滲碳”組合的復(fù)合表面處理技術(shù)。該技術(shù)滲碳后不進(jìn)行普通淬火，而是采用高頻淬火。其特點(diǎn)是：①在滲碳工序中不進(jìn)行淬火，安全性高②處理設(shè)備比連續(xù)式滲碳爐節(jié)省空間40%，處理時(shí)間縮短55%、③處理工件強(qiáng)度提高18%，變形減少40%。該軟滲碳方法已經(jīng)實(shí)用化于汽車AT（自動(dòng)變速器）工件的制造。

圖2 PALNIP處理品的硬度分布模式圖及金屬組織

3 熱處理模擬技術(shù)

近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)軟件和硬件的高速發(fā)展，帶動(dòng)高頻熱處理模擬技術(shù)不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了三元解析和動(dòng)畫化解析（圖3）。

圖3 熱處理模擬事例

現(xiàn)在，高頻熱處理模擬技術(shù)能模擬計(jì)算工件溫度和馬氏體組織，還可計(jì)算熱處理變形和殘余應(yīng)力。結(jié)合實(shí)際工件特性修正，使模擬系統(tǒng)的計(jì)算條件、物理常數(shù)更準(zhǔn)確，促進(jìn)了熱處理模擬技術(shù)的應(yīng)用。

高周波熱錬（株）將熱處理模擬技術(shù)用于加熱線圈的設(shè)計(jì)和熱處理變形、熱處理裂紋的解析，實(shí)現(xiàn)了工件熱處理的穩(wěn)定化。

4 高頻熱處理設(shè)備開發(fā)

高周波熱錬（株）作為高頻熱處理設(shè)備制造企業(yè)，在實(shí)現(xiàn)高頻熱處理設(shè)備更省電、更省空間和提高維護(hù)、維修性方面進(jìn)行了許多研究開發(fā)。如下：

完成了雙頻交疊方式的OLP®（Over LaP）感應(yīng)加熱系統(tǒng)的應(yīng)用，開發(fā)出雙頻率震蕩的HSW®（Hot SWitching）方式多頻加熱系統(tǒng)，放寬了傳統(tǒng)高頻熱處理設(shè)備的頻率限定。

進(jìn)行了新一代電源“SiC-MOSFET”的開發(fā)。與傳統(tǒng)電源相比，新電源轉(zhuǎn)換損失小、高溫電氣性能好，小型化（體積縮減40%）和輕量化（重量件輕50%），并且具有高效率化帶來(lái)的節(jié)能效果。

開發(fā)出“短時(shí)加熱額定電源”，解決了過(guò)去按照連續(xù)加熱設(shè)計(jì)的電源不能解決表面淬火對(duì)10s以下的短時(shí)間斷式加熱的問(wèn)題，提高了維護(hù)維修性。