利用感應加熱進行螺紋退火的有限元素法（FEA）建模

鋼製零件淬火後的關鍵處理步驟包括回火、消除應力及亞臨界退火。透過淬火轉變為馬氏體後，會形成一種硬度極高但延展性極低的組織。未經回火的馬氏體會殘留大量殘餘應力，通常過於脆性，不適用於許多商業應用，惟主要要求耐磨性的零件除外。 將淬火後的鋼材和鑄鐵重新加熱進行回火，可形成回火馬氏體微觀組織。回火溫度低於下轉變溫度 A1（通常在 120 至 650°C 或 250 至 1200°F 之間），並包含四個相互重疊的回火階段。
透過感應加熱對螺紋進行局部回火，可將熱能集中於需要更高延展性的區域。開發此類製程面臨若干挑戰：
• 軸的螺紋區域必須加熱至略低於 A1 臨界溫度，以使其適當軟化，同時確保鄰近區域（包括肩部和直徑變化處）的溫度不會重新奧氏體化。
• 應妥善選擇熱處理條件與製程配方，以避免或降低發生諸如回火馬氏體脆化及回火脆化等不良冶金現象的可能性。
• 「回火區」與「未回火區」之間的過渡區長度不得超過特定範圍。
• 製程必須具備可靠性和可重複性。
電腦數值模擬不僅有助於確定最佳線圈設計與製程配方，還能透過估算實際製程偏差（例如尺寸公差、夾具完整性以及工件與電感器的定位）所造成的影響，來評估特定回火製程的穩健性。
為說明此點，下圖展示了使用經優化的兩匝電感器插件（具有電磁耦合次級線圈的電感器）對螺紋區域進行感應回火時，電磁場分布（上圖）與溫度變化（下圖）的動態過程。選擇此類電感器，是基於客戶所使用之現有逆變器的負載調諧特性。

延伸閱讀
• V. Rudnev、D. Loveless 等，《感應加熱手冊》，Marcel Dekker 出版社，紐約，2003 年。