摘要：选用不同的电流频率对新型Q235La0.1Ti0.1建筑钢结构材料进行了高频感应热处理。对材料进行显微组织、力学性能和耐磨损性能的测试与分析，结果显示，材料的力学性能和耐磨损性能，随电流频率增加先提高后降低。与150 kHz电流频率相比，采用200 kHz电流频率时的材料抗拉强度增加18%，屈服强度增加11%，断后伸长率增加11%，磨损体积减小56%;采用250 kHz电流频率时的材料抗拉强度减小5%，屈服强度减小4%，断后伸长率减小5%，磨损体积增大21%，优选材料高频感应热处理的电流频率为200 kHz。
关键词：高频感应热处理;建筑钢结构材料;电流频率;力学性能;耐磨损性能
1试验材料与方法
1.1试验材料及热处理工艺
试验材料为热轧态新型Q235La0.1Ti0.1建筑钢结构材料，试样尺寸为中10mmx 100mm。采用Q8型直读光谱仪和TY2000型微量硫磷分析仪对试样进行化学成分分析，结果(质量分数，w%)为：0.165C1.392Mn0.3375і，.0.032P，0.029S.0.098La 0.093тi.余量Fe试样的热处理工艺如图1所示。高频感应淬火时加热温度为900℃，保温时间为10s。淬火介质采用自来水，自来水水压为0.2~0.3 MPa，水温(20±5)℃。淬火冷却方式采用喷射冷却，冷却时间10s为提高试样的冷却均匀性，避免出现点状裂纹，冷却过程中使试样不断旋转。
1.2试验方法
经线切割和金相制样、浸蚀后，采用C2003A型金相显微镜进行试样的显微组织观察，并结合Image pro plus软件计算平均晶粒尺寸。试样的力学性能在WD-200D型电子万能试验机上进行测试，测试温度为室温;并用JSM6510型扫描电子显微镜(SEM)观察试样的拉伸断口形貌。试样的耐磨损性能在GB3960型磨损试验机上进行测试，测试温度为室温，测试主要参数为：磨损载荷为100N、磨轮转速250 r/min、摩擦磨损时间10 min、相对滑动速度90mm/min，对试样进行磨损试验后，用C2003A型金相显微镜观察试样的表面形貌。
2试验结果及分析
2.1显微组织
对新型Q235La0.1Ti0.1建筑钢结构材料试样进行不同电流频率的高频感应热处理后，其显微组织如图2所示，试样的平均晶粒尺寸如图3所示。由图2~3可知，不同电流频率的高频感应热处理后材料的显微组织和晶粒尺寸不同。随着电流频率从150 kHz增加至250 kHz，材料的回火马氏体组织先细化后粗化，材料的平均晶粒尺寸从45 um先减小至32um，再增大至53 um。与150kHz高频感应热处理相比，200 kHz高频感应热处理后的材料平均晶粒尺寸减小了29%，250 kHz高频感应热处理后的材料平均晶粒尺寸增大了18%。从细化回火马氏体考虑，优选高频感应热处理的电流频率为200kHz。
2.2力学性能
高频感应热处理后试样的力学性能如图4所示。由图4可看出，采用不同的高频感应淬火电流频率，材料的力学性能呈现出明显的差异。随着电流频率从150kHz增加至250 kHz，材料的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率均呈现明显的先增加后减小的变化趋势。与150kHz高频感应热处理相比，200 kHz高频感应热处理的材料抗拉强度从493 MPa增加至582 MPa，增加了18%;屈服强度从292 MPa增加至324 MPa，增加了11%;断后伸长率从29.6%增加至32.8%，增加了11%，250kHz高频感应热处理的材料抗拉强度从493 MPa减小至469 MPa，减小了5%;屈服强度从292 MPa减小至281 MPa，减小了4%;断后伸长率从29.6%减小至28.2%，减小了5%。
2.3耐磨损性能
高频感应热处理试样的耐磨损性能结果如图6所示。磨损体积越大，耐磨损性能越差;磨损体积越小，耐磨损性能越好。从图6可看出，采用不同电流频率的高频感应热处理，材料的磨损体积呈现出明显的差异。随电流从150kHz增加至250kHz，材料的磨损体积呈现明显的先较小后增大的变化趋势。与150 kHz高频感应热处理相比，200 kHz高频感应热处理的材料磨损体积从73x10-mm减小至32x10mm'，减小了56%;250 kHz高频感应10-"mm，增大了21%。图7是磨损试验后试样的表面形貌。与150kHz高频感应热处理相比，200kHz高频感应热处理的材料表面磨损现象明显减轻，无明显的脱皮或较深的磨痕;250 kHz高频感应热处理的材料表面磨损加剧，出现更多的脱皮和更深的磨痕。
3结论
(1)选用不同电流频率的高频感应热处理工艺，新型Q235La0.1Ti0.1建筑钢结构材料热处理后的显微组织、平均粒尺寸明显差异。与150kHz高频感应热处理相比，200kHz高频感应热处理后材料的平均晶粒尺寸减小29%;250 kHz高频感应热处理后材料的平均晶粒尺寸增大18%。
(2)A高感火电流频率从150 kHz增加至250kHz，新型Q235La0.1Tr.0.1建筑钢结构材料热处理后的力学性能和耐磨损性能均呈现明显的先提高后降低的变化趋势。与150 kHz高频感应热处理相比，200 KHz高频感应热处理后材料的抗拉强度增加18%，屈服强度增加11%，断后伸长率增加11%，磨损体积减小56%;250 kHz高频感应热处理后材料的抗拉强度减小5%，屈服强度减小4%，断后伸长率减小5%，磨损体积增大21%.
参考文献：
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[2]石东，张利梅，等离子喷涂对建筑钢结构材料的耐磨和耐蚀性能影响[J].热加工工艺，2013，42(22)：122-124.
《高频感应热处理对建筑钢结构材料性能的影响研究》来源：《热加工工艺》，作者：王 恒 *， 谷 延霞。
