1 引言

主軌是長江三峽水利樞紐工程水下底孔事故門、深孔事故門及電站進水口快速門埋件上的重要組件之一，是水下閘門啟閉時滾輪行走時的軌道。這些主軌要承受滾輪由于閘門受水壓而產生的巨大壓力及行走時的摩擦力，總水壓最高達76MN，每個滾輪作用于主軌上的重量高達500t，所以要求主軌有良好的綜合力學性能和足夠深的表面硬化層。根據設計要求，材質為ZG42CrMo鋼，基體硬度為240--260HB，表面有效硬化層深度≥15mm，表面硬度要求300-350HB，不允許有表層裂紋。

主軌每根長4m，截面為工字梁，硬化工作面寬300mm。因為感應加熱面寬，透熱層及硬化層深，不允許有淬裂和變形，其熱處理難度較大。這對如何選用合適的感應加熱設備和淬火冷卻介質以及制定出適宜的熱處理工藝提出了較高要求。經計算[1]，選用頻率為150--250Hz的專用中頻板式淬火機床作為加熱設備，同時為使淬火后工件的硬度均勻，淬硬層深，變形小，不產生淬火裂紋，不造成環境污染，最終選用PAG類淬火劑[2]，淬火液濃度為14％。

2．試驗內容及試驗方法

2.1 中頻感應淬火機床參數試驗
(1)試驗方法：用中頻淬火機床加熱主軌(試件)，調整中頻淬火機床的電參數，測量主軌加熱的溫度，找出設備電參數與溫度之間的對應關系。
(2)試驗設備：500V／250Hz中頻板式淬火機床。

2.2 主軌表面感應淬火、回火工藝試驗

(1)試驗方法：選用符合感應淬火前各項技術指標的主軌(包括調質硬度，探傷檢測，變形量等)，通過調整中頻感應加熱設備的電參數、淬火機床的移動速度及淬火冷卻時間來控制主軌表面感應加熱的溫度，透熱深度及淬透深度。
(2)試驗條件：工件材質為ZG42CrMo鋼，成分(質量分數)(w％)：0.43C，0.39Si，0.87Mn，1.12Cr，027Mo；調質硬度240--260HB；超聲波探傷裂紋；采用WGG2-201型光學高溫計、GXW-221非接觸式光纖傳感測溫儀和目測相結合的方法確定溫度；采用HLN-11A里氏硬度計和HB300布氏硬度計，分別測定淬火和回火后的硬度。
(3)試驗工件取樣方法：為了能準確反映真實工件的技術指標，采用在合格的半成品主軌上取樣。經感應處理后，選有代表性部位，用線切割方法取樣。試塊(剖片)厚度為l5mm，經磨床磨光后進行檢測。

3 試驗結果與討論

(1)中頻感應淬火機床參數試驗結果見表1，從中可以看出，工件感應加熱時的溫度與工件移動速度，感應器電壓(二次電壓)等參數之間有對應關系，同一溫度，可以有兩種以上的速度-電壓組合，這有利于感應加熱時對溫度均勻性及透熱深度的調整。表1 中頻感應加熱淬火機床各參數間的關系

加熱溫度/℃	移動速度/mm·min-1	二次電壓/V	中頻功率/kW	中頻頻率/Hz	中頻輸入電壓/V
850～860	100	104.1	200	210	570
850～870	100	115.3	300	225	640
860～880	150	120.5	350	230	650
530～560	100	78.2	100	180	430
560～580	150	80.2	120	190	460
600～650	150	100.3	200	193	530

(2)主軌感應加熱淬火試驗 主軌感應加熱淬火電氣參數見表2。由表2可以看出，由于工件有4m的長度，隨著感應加熱的進行，在工件兩端和中間中頻設備的頻率和功率都有一定范圍的波動，引起二次電壓及工件加熱溫度的變化，這與工件加熱時的變形(上拱和下彎)有關，它使得工件與感應器之間的間隙發生變化，試驗證明，只要保持二次電壓的穩定，即可保證淬火溫度的基本穩定。

表2 主軌感應加熱淬火電氣參數間的關系

感應加熱電壓/V	中頻功率/kW	中頻頻率/Hz	中頻輸電壓/V	直流電壓/V	直流電流/kA	加熱溫度/℃	工件位置
120.2	285	210	650	460	0.71	850～880	前
120.2	320	210	660	460	0.81	860～880	中
120.1	355	218	660	480	0.82	860～880	中
120.3	358	220	660	480	0.85	850～880	后