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电阻炉-机械工程知识目 录第一部分 炉窑第二部分 材料第三部分 热处理第四部分 气氛第五部分 电器第六部分 机械第一部分 炉窑* 工业炉窑有多少类型？工业炉窑分以下几类：金属熔炼熔化炉，如电孤炉、冲天炉、感应炉等；金属加热用炉，包括工业电阻炉、实验电阻炉等； 化学工业用炉，如裂解炉等； 窑：水泥回转窑等。* 工业炉窑的加热方式有哪些？固体加热：煤、焦碳燃料液体加热：重油、柴油燃油炉气体加热：天然气（甲烷ch4）、丙烷气（c3h8）、丁烷气（c4h10）燃气炉电阻加热加热源感应加热表面淬火感应炉电能电弧加热电子束加热等离子加热* 工业电阻炉可分为几类？工业电阻炉分二类，周期式作业炉和连续式作业炉。周期式作业炉分为：箱式炉、密封箱式炉，井式炉，钟罩炉，台车炉，倾倒式滚筒炉。连续式作业炉分为：窑车式炉，推杆式炉，辊底炉，振底炉，转底炉，步进式炉，牵引式炉，连续式滚筒炉，传送带式炉等。其中传送带式炉可分为：有网带式炉、冲压链板式炉、铸链板式炉等。* 感应炉的可分为几类？有心感应炉通过铁芯构成的闭合回路，将电能传到金属液，所以炉子的功率因素较高感应炉工频感应炉直接使用工业频率5060hz无心感应炉中频感应炉有变频装置高频感应炉有变频装置* 试述电阻炉和火焰炉的性能比较，并按温度将电阻炉进行分类，并叙述热能运动机理电阻炉以电为热源，与火焰炉比较热效率高，可高出5080。温度易控，劳动条件好，炉体寿命长，但耗电大。炉温高于1000，为高温电阻炉；炉温650 1000，为中温电阻炉；炉温低于650，为低温电阻炉。高温电阻炉：一般采有辐射传热，以辐射传热为主。650以下的电阻炉，以对流传热为主，靠热空气进行加热，即空气循环电阻炉。* 电阻炉设计额定功率偏差有什么要求？电阻炉功率偏差规定为：对于镍铬合金cr20ni80，铁铬铝0cr25al5等电阻温率系数不大的金属加热元电阻炉应在0 10范围内。对于硅碳棒sic、硅钼棒mosi2、钼mo、钨w等电阻温率系数较大的金属加热元电阻炉应在10范围内。* 常用的加热元件有几种？常用的加热元件有几种？加热元件有金属加热元件和非金属加热元件二类。金属加热元件有：镍铬合金cr20ni80，铁铬铝0cr25al5，金属铂pt、钼mo、钨w、钽ta。非金属加热元件有：硅碳棒sic、硅钼棒mosi2、石墨c等。* 试述镍铬合金cr20ni80、铁铬铝0cr25al5、硅碳棒sic性能镍铬合金cr20ni80：抗氧化性能强，在加热时表面生成一层cr2o3薄膜，保护内部合金不受氧化，具有良好的加工性能，易于拉拔成丝或绕制。抗渗碳性能差。由于含镍，成本较高，一般尽量少用。铁铬铝0cr25al5：抗高温性能强，具有良好的抗氧化性能，加热后，表面生成一层高熔点的al2o3保护薄膜，具有较强的抗渗碳性。不含镍成本低，得到广泛使用。缺点：金加工性差，质地坚硬。碳化硅电热体即硅碳棒sic：使用温度高，能耐急冷急热，高温不易变形。碳化硅的使用寿命，一般用这本身的电阻增加到原来四倍的时间来表示。此时，即使碳化硅不断，也认为其使用寿命至此结束。* 试述管状电热元件的构造和性能管状电热元件：以金属管为外壳，合金电热丝作发热体，在一端或二端具有引出棒，在金属管内填装密实的氧化镁粉末绝缘介质以固定发热体的电热元件。管状电热元件外壳材料有：t4，170；铝合金，200；10号钢，500；1cr18ni9ti，600。日用管状电热元件的表面负荷指：发热表面上单位面积的额定功率。单位：w/cm。发热发表指：发热长度上金属管表面。日用管状电热元件的寿命不应小于3000h。* 试述管状电热元件jgq1-220/2.2的含意j:大类代号：电加热元件;g:小类代号：管状;q:加热介质为空气。另外：y-为油；s-水；x-硝盐液；j-碱液；m-金属模具。1：设计序号；220/2.2:电压220v,功率2.2kw。* 什么是远红外加热？在辐射加热中，当辐射源的波长与被加热物的波长相一致，被加热物吸收大量的红外能。从而改变和加剧其分子运动，达到发热和升温的作用。这就是匹配吸收原理。远红外加热就是根据匹配吸收原理和利用辐射加热技术获得的一种加热方式。* 举二种远红外辐射元件，并叙述其结构远红外辐射元件有碳化硅板、氧化镁管等。碳化硅板：由天然或人造的单晶体粉状sic加入粘土烧结而成，表面涂有辐射涂料，是一种良好的远红外辐射材料。（单晶体：内部的晶格位向完全一致的晶体叫单晶体）氧化镁管： 金属电热管采用适宜直径、长度的金属管，有的选用1cr18ni9ti, 18不锈钢管，根据辐射器的额定功率绕制电热丝，装入金属管内填以氧化镁粉。其内表涂有辐射涂料。辐射涂料有：锆钛系zro2加tio2等。* 试述电阻炉功率是怎样确定的电阻炉的功率是根据电阻炉的热平衡原则确定的，通过热平衡计算，可以比较精确地算出电阻炉的功率。电炉所需的功率应包括炉子蓄热，工件加热需要热量、工件保温需要的热量、气氛裂解所需的热量，热损失等。其中炉子蓄热由电炉的规格、构造和主要尺寸、炉衬厚度，材料导热系数决定。一般地说，炉子越大，炉子蓄热越大，反之亦然。工件加热需要热量、工件保温需要的热量由炉子的产量、工件的性质和规格尺寸、工作温度、时间决定。炉子的产量越大，功率越大，反之亦然。气氛裂解所需的热量，由气氛的性质决定。热损失的热量，包括进料口部位、落料口部位的散热和其它部位的辐射损失等。炉子功率计算有利用热平衡原则确下的理论计算法、经验计算法。理论计算法，主要参数是产量、温度、升温时间。经验计算法常用三种：根据炉膛容积和工作温度计算功率或根据炉膛内表面积和工作温度计算功率或根据相同品种的炉子产量的类比推算功率。一般计算功率，经一种方法为主，以另一种或二种方法验算并进行修正。功率确定之后，根据电阻炉的分区情况，进行功率分配，选定加热元件的形式，选用材料，计算其参数，包括冷态电阻、电源电压、线径、长度。具体选材料要考虑材料的抗氧化性、抗高温性、抗渗碳性、加工艺性，表面负荷等。带状加热元件承受的表面负荷比丝状加热元件大一点，最高可增加50。* 试述电热设备产品检验项目的分类电热设备检验分为生产过程检验、出厂检验、型式试验三类。电热设备在生产过程中要进行原材料采购检验、零件、部件、装配检验。在电热设备出厂前，要进行出厂检验或者型式试验。所有的电热产品，都得进行出厂检验。出厂检验的目的在于检验电热设备产品的设计、加工、安全、包装等是否满足产品标准和订货合同的要求。对于新产品，则应进行型式试验。*电热设备出厂检测项目有哪些？一般检查，主要尺寸、涂漆的检查；电热体冷态直流电阻的检验-直流双臂电桥；运动机构动作及运转情况的冷态检验；水路、气路的检验；电路试验，包括绝缘电阻的测量，联锁报警系统的检测；配套件的检验，包括外购配套件的型号、规格、原制造厂的合格证件等检验；供货范围，包括出厂技术文件完整性的检验；包装检验。*电热设备型式试验检测项目有哪些？除了所有的出厂检验项目，包括：主要尺寸、涂漆、电热体冷态直流电阻、运动机构、水路、气路、电路、配套件、出厂技术文件等外，还应包括以下各项：额定功率的检测在额定电压下，当炉温达到额定温度的瞬间，用功率表检测额定功率。空炉升温时间的检测；空炉能耗的检测；最高工作温度的测量；炉温均匀度的检测；炉温稳定度的检测；表面温升的检测；运动机构运转或动作情况的热态检验；生产率的测量。* 试述传送带式炉的工作机理传送带式炉通过一条首尾声相接的与炉底平行的传送带将工件送入炉内，按一定的速度通过炉内加热区，完成热处理工艺过程，然后送出炉外，或落入淬火槽中进行淬火。传送带可以是各种形式的网带，或者由钢板冲压成形的冲压链带，也可以是铸造成形的铸链带。因此传送带式炉又分为网带炉、冲压链带炉、铸链带炉。* 试述电阻炉的加热机理电阻炉以电为热源，通过电热元件将电能转化为热能，在炉内对金属进行加热。电阻炉和火焰比，热效率高，可达5080，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，适用于要求较严的工件的加热，但耗电费用高。按传热方式，电阻炉分为辐射式电阻炉和对流式电阻炉。辐射式电阻炉以辐射传热为主，对流传热作用较小；对流式电阻炉以对流传热为主，通常称为空气循环电阻炉，靠热空气进行加热，炉温多低于650。* 试述盐浴炉的加热原理将低电压交流电通过电极导入具有一定电阻的盐浴内。盐浴是发热体又是加热工件的介质。工件浸入盐浴中，盐浴对工件以传导和对流方式进行加热。由于磁场的作用，盐浴激烈地循环翻动，不仅加热速度快，而且温度也比较均匀。由于工件始终在盐浴中加热，出炉时工件表面又附有一层盐膜，防止氧化和脱碳。盐浴会蒸发，故要定期添加新盐，添加脱氧剂，定期清除残渣。盐浴炉的缺点是，一盐浴蒸汽有害人体健康，要设排烟罩；二，由于炉子敞开工作，热损失大。* 试述辊底炉的工作机理辊底炉是贯通式炉，其炉床由许多根辊子组成。辊子可以是实心的棒，也可以是空心的辊子。它们的外径都相同，相互平行，相互间间距相等，排列在同一水平面内，形成一个炉床平面。中小型零件装在料盘的料筐中，有些大零件不用料筐，放置在料盘上，或直接放在辊子上。料盘放在辊子上。辊子转动时带动料盘或工件移动。辊子穿过炉衬和炉壳，由炉壳外的密封轴承支承。辊子端有链轮，如果辊子间距比较大，则每两个辊子相互传动；如果辊子间距比较小，则采用一条链带带动多只链轮。辊底炉也是无马弗炉，因为辊子穿过马弗其密封无法解决。炉子按控制气氛炉设计制造。辊底炉各区段的中的辊子的转动速度可以独立控制，可使得各区段的移动速度可以不相同。（辊棒炉）* 试述等离子炉的工作机理等离子炉有等离子多用冶金炉、等离子樊烧炉等多种类型。等离子多用冶金炉以等离子流为热源的冶金炉，等离子流具有电弧稳定，热量高度集中，可达非常高温度的特点。等离子樊烧炉（电浆熔融炉）：高温熔融分解有害性、毒性、酸碱性、感染性等有机废弃物，于炉内底部形成玻璃浆，熔融使无机性废弃物玻璃化。* 试述振底炉的工作机理振底炉是一种连续式作业炉，依靠炉底的振动输送工件。其传动特点是通过驱动机构使炉子加速前进，当速成度达到一定值时，急骤减速，甚至突然停止运动，致使炉底上的零件借用于运动的惯性，克服物料与炉底的磨擦力向前滑动一定的距离，炉底又返回原位置。这样由于炉底的周期性往复运动，而使物料在炉底上脉动地向前移动。振底炉不适用于杆件和较复杂的零件的加热。* 试述台车炉的工作机理台车炉是属于周期式作业炉，炉膛不分区域（也可以分成前室和后室）。台车炉的结构：炉底为一可移动的台车。加热前，台车在炉外装料，加热件放在专用的垫铁上，然后由牵引机构将台车拉入炉内进行加热，加热之后再由牵引机构将台车拉出炉外卸料，之后或用吊车将加热的工件吊到锻压设备上进行加工。* 试述电弧炉的电弧机理电孤炉是利用电弧产生的热来熔炼金属和非金属材料的一种电炉。假如有两根靠得很近、中间隔开一定间隙的电极，通电时就会产生耀眼的白色火光。这种火光就叫电弧。电弧是电流通过气体时产生的一种放电现象。电弧的温度高达5000以上。* 试述井式炉结构。井式炉是周期式作业炉，适用于杆类，长轴类零件的热处理。井式炉的结构是：炉身是圆筒形的深井，工件由专用吊车垂直装入炉内加热。所使用的燃料通常为煤气和燃油。以电为热源时，称为井式电阻炉。井式炉一般安置在车间地平面以下，也有安置在地平面以上的，或地平面之上之下各一半的。井式炉的名称有：强迫对流井式炉，自然对流井式炉，井式气体渗碳炉等。* 电阻炉设计中对炉衬用材原则和砌筑的要求？电阻炉炉衬各层所用的材料应按可靠耐用、热损失小、避免优材劣用等要求，根据其使用条件合理选择。炉内与渗碳气氛直接接触的炉衬内层，其fe2o3含量应小于1，也即内层纤维用抗渗质、内层型砖用抗渗砖，抗渗砖产品纯度好，fe2o3含量应小于1。关于砖砌炉衬砖砌炉衬的灰缝厚度应符合以下要求：对于自然气氛电阻炉：炉顶灰缝不大于1.5mm,炉墙灰缝不大于2mm，炉底灰缝不大于3mm。对于控制气扮氛电阻炉，各处灰缝不大于1mm。所用的灰浆的材质应与所粘接的耐火砖材质相适应。工业电阻炉的耐火砖砌体中应留有膨胀缝。在砖砌炉衬中不得使用粉末状、碎片状或颗粒状绝缘材料，但用于填充砌体中缝隙者除外。关于耐火纤维炉衬炉衬接缝应互相错至少100 mm。为了减少收缩，炉衬材料应经预压缩。* 怎样设计炉衬、选用筑炉材料和叙述筑炉材料的成分的性能炉衬设计除了要遵守炉衬用材的原则和炉衬的砌筑要求外，要考虑强度、保温性和热损失。筑炉材料包括耐火材料、保温材料和耐热钢构件。耐火材料包括粘土砖、高铝砖、耐火混凝土等，保温材料包括硅藻土砖、澎胀珍珠岩、蛭石等，耐火纤维是一种新型的耐火保温材料。耐火材料中al2o3决定材料的耐火温度，其含量高，耐温高。耐火材料中的fe2o3是一种有害的成分。它与气氛中的h2和co等还原性气体接触时，可使fe2o3还原为金属铁。铁的密度大于氧化铁，体积必发生变化，导致砌体疏松、破裂。因此耐火材料生产时要控制各成分的组成。* 粘土砖分几类？有何区别？适用于什么炉型？粘土砖有粘土质粘土砖和高铝质粘土砖二类。粘土质粘土砖al2o335，fe2o31.5；高铝质粘土砖含al2o348，fe2o31.5。高铝质砖比粘土质砖性能好，比重大。同比重的高铝质粘土砖比粘土质粘土砖耐压高，耐温高，导热系数小。一般来讲，低温炉用粘土质制品，中温炉用高铝质制品，炉温在1000以上用al2o3制品。* 耐火砖的性能有何特点？一般同样成分的耐火砖的性能是：比重大，组织致密，耐压，耐高温性强，保温性差。* 针刺毯有几类？含锆纤维有什么特点？纤维一般可分为：普通针刺毯、高纯针刺毯、高铝针刺毯、含锆纤维四类。由于各类纤维的组成不同，各种材料的使用温度也不同。普通针刺毯：1000以下；高纯针刺毯：1100以下；高铝针刺毯：1200以下；含锆（zr）纤维：1300以下。含锆纤维：锆是一种化学元素zr，从上可以看出，含锆纤维比其它纤维耐高温。例如：含锆纤维还具有抗氧化、抗渗碳的作用。* 电阻炉设计要搜集哪些原始资料要搜集如下资料：炉子的用途。炉子的产量。工件的规格，形状、大小。生产方式，是间隙作业还是连续作业。热处理工艺规程等资料。工作介质，控制气氛的种类。和用户洽谈的技术协议。* 说说炉子设计的步骤搜集原始资料，炉子的用途、产量、生产方式、控制气氛、工作介质等。选择炉型，要考虑技术先进，节能、环保、结构现代化。维护方便，实用美观，可靠耐用，安全经济等电炉设计的原则。炉膛尺寸的确定。炉子结构的设计，包括炉衬、炉顶、炉门、炉壳、传动机构、管路等设计。炉子的热平衡功率的计算和分配。加热方式、电热体材料的选择、在炉膛内的布置。变压器的设计和选用。绘制电炉总图，相关部分会审通过后，绘制部件图、零件图，编写设计文件，说明书、计算书、材料表和外购件清单。设备制造、调试总结，修改，定型。* 试述炉窑设计和改造的原则炉窑改造的原则是：节能、环保、结构现代化。维护方便，实用美观，可靠耐用，安全经济。炉窑设计的原则：节能、环保、结构现代化。 维护方便，实用美观，可靠耐用，安全经济。 按电炉标准及相关的基础标准设计。电炉标准方面，如电源的电压、频率，炉衬的设计等；在相关的基础标准方面，如机械制图、公差与配合、形状和位置公差、表面粗糙度要符合国家标准标注，机械电器方面的配套件要符合有关标准，紧固件、轴承、电器方面的继电器、接触器等要按标准选项取。* 电炉的设计中，对电源的选择有何要求？电源的选择在相关的电炉标准中有明确规定。电源的选择是：电阻炉应在50hz三相四线380v交流电网下设计。额定功率小于5kw的电阻炉，用单相220v电源，额定功率大于30kw的电阻炉用三相380v电源，两者之间，单相、三相均可。控制电源不超过220v。* 电热设备的配管颜色上、下水管道：绿色；液压管道：棕黑色；空气管道：深蓝色；水蒸汽管道：白色；可燃或有毒气体、液体管道：黄色不可燃或无毒气体、液体管道：黑色第二部分 材料* 碳钢分类的方法有几种？试述每种分类方法？碳钢如何分类？对于碳钢，含c量2.11,称为铸铁,含c量0.02,称为工业纯铁。碳钢的分类方法很多，通常有三种，即按钢的含碳量、质量和用途来分。按钢的含碳量，可分为低碳钢(0.25c)，中碳钢(0.30-0.55c)，高碳钢(0.60c)。按钢的质量,可分为普通碳素钢(s、p含量分别0.055和0.045),优质碳素钢(s、p含量均应0.040),高级优质碳素钢(s、p含量分别0.030和0.035)。按用途分，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。碳素结构钢：主要用于制造各种工程构件（桥梁、船舶、建筑等构件）和机器零件（如齿轮、轴、螺钉、螺母、曲轴、连杆等）。这一类钢一般属于低碳钢和中碳钢。碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具。这类钢含碳量较高，一般属于高碳钢。* 根据铁-碳合金平衡图，从组织结构方面按含碳量将各种合金分类 工业纯铁（c0.02） 钢（含c量0.022.11）:包括:亚共析钢（c0.77）,共析钢（c=0.77）,过共析钢（c0.77）其中, 含c量0.25为低碳钢,0.60为高碳钢，在中间范围为中碳钢。 铸铁（含c量2.116.69）:包括亚共晶白口铸铁（c4.3）,共晶白口铸铁（c=4.3）,过共晶白口铸铁（c4.3）* 钢按用途和质量来进行分类碳素结构钢 普通碳素结构钢碳素钢（碳钢） 优质碳素结构钢碳素工具钢 优质碳素工具钢高级优质碳素工具钢普通低合金结构钢钢 合金结构钢 渗碳钢调质钢机械制造结构钢 弹簧钢轴承钢易切钢合金钢 合金工具钢 低合金工具钢 刁具钢高合金工具钢 模具钢量具钢不锈钢特殊性能钢 耐热钢耐磨钢粉末冶金硬质合金* 铜分为几类？紫铜（纯铜）：t1、t2、t3、tu1、tu2、tu3等。黄铜（铜锌合金）：h62、h68、hsn621（锡黄铜）、hpb591(铅黄铜)等。青铜：qsn6.50.1(锡青铜)，qsi31（硅青铜），qal31（铝青铜）等。* 铸铁是什么？它分几类？含碳量大于2.11的铁碳合金称为铸铁。在铁碳合金中，碳可能以两种形式存在：以化合状态的渗碳体fe3c和游离状态的石墨。在铸铁中碳的大部分不再以渗碳体fe3c形式存在，而以游离的石墨形式存在。根据铸铁在结晶过程中石墨化程度不同，铸铁分为三类：灰口铸铁、白口铸铁、麻口铸铁。根据石墨的结晶形态不同，铸铁分为：灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁。* 试述铝的特性，以及铝合金的分类铝al很轻，比重2.7,强度很低，铝具有良好的导电性和导热性,仅次于银、铜和金，居于第四位。铝塑性好,能通过冷的或热的压力加工制成各种型材。铝抗大气腐蚀性能好，因为在铝的表面能生成一层致密的氧化铝al2o3薄膜，能有效地隔绝铝和氧的接触，而防止铝表面进一步氧化。铝合金分为铸造铝合金和形变铝合金两大类。铸造铝合金：用来制作铸件的铝合金，例如：铝硅合金al-si、铝铜铸造合金al-cu、铝镁铸造合金al-mn、铝锌铸造合金al-zn等。形变铝合金： 适用于压力加工。防锈铝al-mn、al-mg,硬铝al-cu-mg、超硬铝al-cu-mg-zn、锻铝al-mg-si-cu等。* 试述轴承合金的特点和分类在滑动轴承中，制造轴瓦和内衬的合金称为轴承合金。滑动轴承要求：在工作温度下具有足够的硬度和强度和耐磨性，以便承受轴径所施加的较大的单位压力；足够的塑性和韧性，以保证和轴配合良好并能抵抗冲击和振动；与轴较小的摩擦系数，并能保住润滑油；具有良好的磨合能力，以使负荷均匀分布；良好的抗蚀性和导热性，较小的澎胀系数；容易制造，价格低廉等。轴承合金有：锡基轴承合金：以“铸”“承”的汉语拼音字头“zch”加基本元素锡(sn)和主加元素锑(sb)和辅助元素铜(cu)的百分含量组成；铅基轴承合金，标示方法同上；铜基轴承合金-铅青铜;铝基轴承合金等。* 碳钢中的常存杂质元素有哪些，哪些是有益的，哪些是无益的，并叙述机理？碳钢并不是单纯的铁碳合金，其中或多或少包含一些杂质元素。常存的杂质元素有锰mn、硅si、硫s、磷p。其中mn、si是有益元素，硫、磷是有害杂质。 mn大部分溶解于铁素体f中，一部分溶解于渗碳体fe3c中，使金属材料强化。mn与s化合成mns，能减轻s的有害作用。 si溶解于铁素体f中，使金属材料强化。有一部分si溶解于硅酸盐夹杂中。当硅含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在，它对钢的性能影响并不显著。 s不溶于铁，而以fes形式存在。由于fes存在，钢在高温下变得极脆，称为热脆。 p溶于钢铁的铁素体中，虽然可使铁素体的强度、硬度有所提高，但却使室温下钢的塑性、韧性急剧降低，使钢变脆，这种现象称为冷脆。磷的存在还使钢的焊接性能变坏。* 材料中加入铬、硅、铝有什么作用？铬、硅、铝是有益元素，具有抗氧化性能。铬：含铬的钢能在其表面可形成一层致密的cr2o3氧化膜，有效地阻挡外界的氧原子继续往里扩散。较高温度使用的钢和合金，含铬量常大于20，如含铬量大于22在1100是稳定的。硅：含硅的钢在高温时其表面可形成一层sio2薄膜，它能提高抗氧化性。但过量的硅会恶化钢的热加工工艺性能。硅溶解于铁素体f中，使金属材料强化。有一部分si溶解于硅酸盐夹杂中。当硅含量不多，在碳钢中仅作为少量杂质存在，它对钢的性能影响并不显著。铝：铝和硅都是比较经济的提高抗氧化性的元素。在铝钢表面形成al2o3薄膜，它能提高氧化性，与cr2o3相似，能起很好的保护作用。但是过量的铝会使钢的冲压性能和焊接性能变坏。其它作用：铝al在耐火保温材料的作用：耐火保温材料中al2o3含量高，可提高材料的耐火度。al2o3含量是恒量耐火保温材料等级的重要指标。铬、铝在高温电阻合金中的作用：在高温电阻合金cr20ni80、0cr25al5等材料中，铬、铝可生成 cr2o3、al2o3 薄膜，保护内部合金不受氧化。* 试述碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢、不锈钢和耐热钢的标注方法，并举例说明碳素工具钢：以“t”为字头号，a表示高级优质钢，含c量以千分之几计。例如：t12a：高级优质碳素工具钢。表示含c量为1.2的高级优质碳素工具钢。t8mn：表示含c量为0.8、含mn量为0.5的碳素工具钢。合金工具钢：合金工具钢含碳量1，一般不标明含碳量；在代表cr含量的数字前加0，含cr量以千分之几计例如：cr06：合金工具钢。含cr量为0.6的合金工具钢。cr12mov:合金工具钢分类中的模具钢。平均含c量1.6，含铬量11.75，含mo量0.5，含v量0.22。轴承钢：轴承钢在牌号头部加g，分为高碳cr轴承钢（不标明含c量）和渗碳轴承钢，铬以千分之几计。其它合金元素按合金结构钢的合金含量表示。例如：gcr15：高碳cr轴承钢。含 cr量为1.5的轴承钢。g20crnimo：渗碳轴承钢。平均含c量0.20，含铬量0.5,含ni量0.55，含mo量0.23。 不锈钢和耐热钢: 含c量以千分之几计，当含c量上限0.1，以0表示含c量；当含c量0.010.03，以03表示含c量；当含c量上限0.01，以01表示含c量例如: 0cr18ni9：不锈钢。含c量为0.08平均含cr量为18含镍量为9的不锈钢。4cr13：不锈钢，平均含c量为0.4，含cr量为13的不锈钢。* 试述以下钢铁牌号的字母和数字涵义并叙述读懂涵义的方法：q235af、08f、45、t12a、cr06、cr12mov、gcr15、0cr18ni9、2cr13、dt4a、0cr25al5、l10、z30。q235af：普通碳素结构钢。屈服点为235质量等级为a的沸腾钢。（q代表屈服点。屈服：材料在试样拉伸过程中，负荷不增加或有所下降而变形继续发生的现象。屈服时的最小应力称为屈服点。符号：，单位mpa。另外，脱氧方法f为沸腾钢，b为半镇静钢，不标表示镇静钢z）08f：优质碳素结构钢。表示含c量为0.08沸腾钢。45： 优质碳素结构钢。表示含c量为0.45镇静钢。t12a：优质碳素工具钢。表示含c量为1.2的高级优质碳素工具钢。（t为碳素工具钢，a为高级优质碳素钢，含c量以千分之几计）。附：碳素工具钢：如t10、t10a、t12、t12a等，淬火后的硬度可达hrc6165。碳素工具钢可用作模具钢，如t10a。cr06：合金工具钢。含cr量为0.6的合金工具钢。（在含cr量前加0，以千分之几计）cr12mov:合金工具钢分类中的模具钢。平均含c量1.6，含铬量11.75，含mo量0.5，含v量0.22。附：合金工具钢：，含有cr、w、mn, 淬火后的硬度可达hrc6165。如9sicr(钻头、铣刀)、8mnsi(凿子、锯条)，w（铰刀、丝锥）等。其中刀具钢9sicr也常作模具钢钢使用。gcr15：轴承钢。含 cr量为1.5的轴承钢。（轴承钢在牌号头部加g，不标明含c量，铬以千分之几计。其它合金元素按合金结构钢的合金含量表示）0cr18ni9：不锈钢。含c量为0.08平均含cr量为18含镍量为9的不锈钢。（含c量以千分之几计，当含c量上限0.1，以0表示含c量；当含c量上限0.010.03，以03表示含c量；当含c量上限0.01，以01表示含c量。此类不锈钢称为18-8型铬镍不锈钢。包括：0cr18ni9、1cr18ni9、2cr18ni9、0cr18ni9ti、1cr18ni9ti，常用的热处理工艺方法有：固溶处理、稳定化处理、除应力处理）2cr13：不锈钢，平均含c量为0.2，含cr量为13的不锈钢。（常用不锈钢有：1cr13、2cr13、2cr13、3cr13、4cr13、1cr17）dt4a：电磁纯铁。其中dt表示电磁纯铁，4为牌号的顺序号，a质量等到级符号。0cr25al5：高电阻电热合金。平均含c量为0.06含cr量为25含al量为15的高电阻电热合金（其余为铁）。l10：平均含si量为10的炼钢用生铁。z30：平均含si量为30的铸造用生铁。* 试述以下几种轴承合金：zchsnsb11-6、zchpbsn20-15-1.5、zchpbsn10-15、zqpb30的属于的类型以及化学成分的比例zchsnsb11-6：“zch”为“铸”“承”的汉语拼音字头。是锡基轴承合金。锑(sb)的含量为11，铜(cu)的含量为6。zchpbsn20-15-1.5：“zch”为“铸”“承”的汉语拼音字头。是铅基轴承合金。锡(sn)的含量为20，锑(sb)的含量为15，铜(cu)的含量为1.5。zchpbsn10-15: “zch”为“铸”“承”的汉语拼音字头。是铅基轴承合金。锡(sn)的含量为10，锑(sb)的含量为15。zqpb30:“zq”为“铸”和“青”的汉语拼音字头。是铜基轴承合金-铅青铜。铅（pb）的含量为30。* 磁铁材料有哪些种类，恒量磁铁性能有哪些指标磁铁材料分为永磁材料、软磁材料等，并分为各种等级：普通级、高级、特级。其中永磁材料有：铁氧体、铝镍钴合金、稀土钴、钕铁硼合金（钕：nd，硼：b）等，其中铁氧体又分为普通铁氧体（如h10、h35等）、永磁铁氧体（如：y30bh）等。软磁材料有：软磁铁氧体、铁铝合金、镍铁合金、高硅合金等。磁铁性能恒量的指标有磁场强度、矫顽力，磁通密度、磁感应强度。磁场强度、矫顽力的单位：奥斯特，oe,国际单位制的单位：a/m；磁通密度、磁感应强度的单位：高斯，gs，国际单位制专门的导出单位：特（斯拉），t。例如：铁氧体h35的矫顽力为159-215 ka/m，钕铁硼的矫顽力为577-916 ka/m。第三部分 热处理* 参阅铁-碳合金平衡图，说明a、e点的含义，指出液相线、固相线、共晶线、共析线、acm线、a3线、a1线是什么线，并指出其含义a：纯铁的凝固点。e：c在-fe中的最大溶解度。acd：液相线，液体开始结晶。aef：固相线，液体结晶终止。es：acm线，渗碳体开始从奥氏体中析出。ecf：共晶线，开始从液体结晶出奥氏体和渗碳体的共晶混合物。gs：a3线，铁素体开始从奥氏体中析出，即-fe到-fe的开始线。a3线在加热时称为ac3线，在冷却是称为ar3线。psk：共析线，或称a1线，从奥氏体中析出铁素体和渗碳体的共析混合物。a1线在加热时称为ac1线，在冷却时称为ar1线。* 什么是晶体、晶格、单晶体、晶粒、多晶体？晶体：原子（更确切地说是离子）呈规则排列的物体。在自然界中除一些少数的物质如普通玻璃、松香及赛璐璐以外，包括金属在内的绝大部分固体都是晶体。-晶体之所以具有这种规则的原子排列，主要是由于各原子之间的相互吸引力和排斥力平衡的结果。晶格：也叫“点阵”。用假想的联线和小圆圈（或黑点），表示晶体中原子排列形式的空间格子。对于金属常见的三种晶格是：体心立方晶格，面心立方晶格，密排立方晶格。单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致是时，这块晶体就是单晶体。晶粒：金属材料中，包括许许多的小晶体。每个小晶体内部，晶格位向完全一致，而各个小晶体之间，彼此的位向都不同。小晶体和小晶体之间的晶格位向过渡是不规则的。由于每个小晶体的外形多为不规则的颗粒状，故通常称它们叫做“晶粒”。多晶体：由多晶粒组成的晶体结构叫做多晶体。* 什么是金属的硬度？常用的硬度的试验方法有几种？金属的硬度是金属表面局部体积内抵抗因外物压入而引起的塑性变形的抗力。常用的硬度试验方法有三种：布氏硬功夫度（hb）；洛氏硬度（hra、hrb、hrc）；维氏硬度（hv）；肖氏硬度（hs）。* 试述什么是钢的热处理改善钢的性能，有两个主要途经：一是调整钢的化学成份，加入合金元素，即合金化办法；另一是施行钢的热处理。这两者之间有着极为密切、相辅相成的关系。所谓钢的热处理是：通过加热、保温、冷却的办法，改变钢的组织结构以获得所需性能的一种工艺。* 试述钢的热处理的分类退火普通热处理（整体热处理）正火淬火回火表面淬火火焰加热表面淬火热处理表面热处理（局部热处理）感应加热表面淬火渗碳化学热处理氮化碳氮共渗形变热处理* 试述钢的淬火的工艺及目的淬火是将钢加热到ac3或者ac1以上3050，保温后快速冷却的一种操作。淬火的目的一般都是为了获得马氏体组织，提高钢的机械性能。例如各种工模具、滚动轴承等工件，就是为了获得马氏体，以提高其硬度和耐磨性。淬火快冷在650550范围内须快速冷却，而在其它温度段不要快速冷却。特别在300200之间发生马氏体转变时，尤其不要快速冷却，否则会因为工件内应力而致使工件变形和产生裂纹。* 淬火介质有哪些？淬火介质有水、盐水、矿物油、硝盐（kno3）、碱浴（kho）等。水、盐水：水的淬透性很强，盐水的淬透性更强。盐水的浓度一般为1015。水和盐水在300200不应该快冷的温度段上，淬透力仍然相当大，易使工件变形甚至开裂。矿物油：一般为10号机油。* 钢的淬透性是什么意思？淬透性、淬硬性和淬硬深度有什么区别？在规定条件下，决定钢材淬硬深度和硬度分布的特性。可以理解为，要相同条件下，获得马氏体组织深度的能力。淬透性是钢本身固有的属性，同一种钢，淬透性是相同的。淬透性用于不同钢种之间的比较。淬透性和实际工件淬硬深度是有区别的。同一钢种不同截面的工件在同样奥氏体化条件下淬火，其淬透性是相同的。但是淬硬深度，除了取决于工件的淬透性外，还因工件的形状、尺寸、冷却介质的不同而异。淬透性和淬硬性是两个不同的概念。淬硬性是指淬火硬化所能达到的最大硬度的能力，它主要取决于马氏体的含碳量。例如：低碳合金钢淬透性相当好，但淬硬性不好。高碳合金钢，淬硬性高，但淬透性却差。* 试述钢的回火的工艺及目的将淬火后的工件加热到不超过ac1的临界温度进行保温，而后冷却下来的一种热处理操作。回火的种类有三种，一，低温回火（150250），回火后获得回火马氏体组织。低温回火主要是为了降低钢中的残余应力和脆性。用于各种高碳工模具钢。二，中温回火（350500），回火后获得回火屈氏体组织。主要用于各种弹簧的处理。三，高温回火（500650），回火后获得回火索氏体组织。一般习惯称淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。调质处理广泛应用于各种重要的结构零件，特别是在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类。* 试述退火的工艺和目的退火是将工件加热到ac1或ac3以上(发生相变)或者ac1以下不发生相变，保温后缓冷下来，通过相变以获得珠光体组织，或不发生相变以消除应力降低硬度的一种热处理方法。退火的种类有多种：完全退火：ac3以上3050，用于亚共析钢。不全退火：用于ac1以上3050，用于过共析钢。球化退火：用于ac1以上1030，用于过共析钢，冷却速度更加缓慢。去应力退火：ac1以下，消除内应力。退火的目的：降低硬度，以利于切削加工；细化精粒，改善组织，提高机械性能；消除内应力，为下道工艺作准备；提高钢的韧性和塑性便于进行冷冲压和冷拔加工。* 试述正火的工艺以及和退火工艺的比较试述正火的工艺以及和退火工艺的比较所谓正火，就是将工件加热到ac3或acm以上3050，保温后从炉中取出在空气中冷却的一种操作。正火在空气中冷却，冷却速度比退火快。钢经正火后获得的组织比退火更细。能获得片间距较小的珠体，也叫正火索氏体。因此同样零件在正火后获得的硬度比退火后高。正火的作用和退火相似。* 热处理工艺中发黑剂是什么物质，并叙述发黑的原理发黑剂是磷化液。磷化液是磷酸盐为主溶液。发黑的原理是：磷化液在表面沉积形成不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜。原来发黑是碱性氧化发黑。金属零件在极浓的碱性氧化液中加热氧化，形成一层蓝色至黑色的fe3o4保护性氧化薄膜。碱性氧化剂采用的是亚硝酸作为氧化剂。* 试述渗碳的工作机理将含碳量0.10.25的低碳钢或低碳合金钢置于专门的热处理炉中，加热温度为900950，加入渗碳剂煤油、丙酮、或煤气、天然气。渗碳剂分解产生的活性碳原子渗入工件表面，形成渗碳层，渗面碳层的含碳量为0.81.2，厚度可达0.52mm.渗碳后的工件还要进行淬火和低温回火。由于表层含碳量高，工件获得高硬度，内部仍为低碳组织，保持高的塑性和韧性。低碳钢和低碳合金钢可作齿轮、销轴、活塞销等，经渗碳、淬火、低温回火达到理想的机械性能。左侧视图是气体渗碳法的示意图。* 试述渗氮的工作机理渗氮也叫氮化，是氮原子渗入工件表面层的化学热处理工艺，目的是提高工作表面的硬度和耐磨性以及疲劳强度和耐蚀性。在500700的加热温度下，在专门的氮化炉内，氨气被分解成活性氮原子吸附在工件表面并向内部扩散成形成氮化层。要得到0.20.4mm的氮化层氮化时间约需3050h。适用于含cr、mn、al的合金钢。因为这些钢的中的合金元素能与氮形成稳定的化合物，不需淬火处理就具有较渗碳层高的硬度hrc6571，不但耐磨，还有一定的耐蚀性。* 试述碳氮共渗的分类和使用范围碳氮共渗有中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗的应用最为广泛。中温适用于仪表、缝刁机零件，低温适用于高速钢刀具等。中温气体碳氮共渗（700880），以渗碳为主。适用于中、低碳结构钢制造的齿轮、轴以及尺寸小、形状复杂、变形要求很小的耐磨零件。如仪表、缝刁机零件。低温气体碳氮共渗（570）适用于碳素钢、合金钢、铸铁、粉末冶金等。普遍用于磨具、量具、耐磨件的处理。如高速钢刁具、高铬模具钢经碳氮共渗后其寿命可提高1.52倍。* 试述钢的感应加热表面淬火的原理试述钢的感应加热表面淬火的原理感应加热表面淬火适用于中碳钢、中碳低合金钢工件的表面淬火。利用感应电流通过工件所产生的热量，使工件局部表层加热并快速冷却的淬火工艺。不改变钢的表面的化学成分，仅改变表层的组织，且心部组织不发生变化。原理是：加热感应圈接高频电源。当感应圈通以一定频率的电流时，感应圈内部和周围产生同频率的交变磁场，于是工件中产生了自成回路的感应电流。由于集肤效应，感应电流主要集中在工件表层，使工件表面迅速加热到淬火温度，随即喷水冷却，使工件表面淬硬。附电源频率：高频：200300khz；超音频：2040khz；中频：2.58khz；工频：50hz。* 试述钢的火焰加热表面淬火的原理利用氧气、乙炔或其它可燃性气体的火焰，使工件表面加热并快速冷却的淬火称为火焰淬火。火焰淬火深度可达26mm.适用于大型工件的表面淬火，如大模数的齿轮等。但加热易过热，淬火质量不稳定。* 参阅铁-碳合金平衡图，说明a、e点的含义，指出液相线、固相线、共晶线、共析线、acm线、a3线、a1线是什么线，并指出其含义* 参阅铁-碳合金平衡图，按含碳量将各种合金分类* 参阅铁-碳合金平衡图，叙述钢的各种固溶体组织固溶体：当合金由液态结晶为固态是时，组成元素之间会象合金溶液那样相互相溶解，形成一种在某种元素的晶格结构中包含其它元素原子的新相，称为固深溶体。铁素体（f）：碳在铁中的固溶体；奥氏体（a）：碳在铁中的固溶体；渗碳体（c）：铁和碳的化合物（fe3c）；珠光体（p）：铁素体片和渗碳体片的机械混合物（共析体）；莱氏体（l）：奥氏体与渗碳体的共晶混合物；淬火马氏体、回火马氏体（m）：碳在铁中的过饱和固溶体，回火马氏体比淬火马氏体硬度确相近，脆性略低。屈氏体（t）：铁素体和更细的粒状渗碳体组成的组织；索氏体（s）：铁素体和较细的粒状渗碳体组成的组织。第四部分 气氛* 试述热处理中控制气氛的目的控制气氛有两上目的：其一，使钢铁材料及零件在热处理的加热过程中不改变其表面的化学物理状态。具体一点说，就是使钢铁材料及零件表面不发生氧化、脱碳，也不发生渗碳；不改变表面颜色及光亮度。其二，实现钢铁材料及零件表面化学热处理，如渗碳、渗氮、碳氮共渗等。* 热处理行业中比较常用的气氛有哪些?适用于什么工件？热处理行业中比较常用的气氛有：淬火：甲醇裂触气氛，氮气+甲醇气氛（氮基气氛），氨分解气氛（氨分解气是保护性气体而氨气是渗氮用气体）。渗碳：甲醇+富化气；氮气+甲醇+富化气。碳氮共渗：甲醇+富化气+氨气；氮气+甲醇+富化气+氨气。一般地说：甲醇裂解气氛，氮气+甲醇气氛：是中、高碳钢，合金钢的保护加热气氛，渗碳及碳氮共渗的载体气氛；氨分解气氛：适用于低碳钢、低碳不锈钢等材料的淬火、正火、退火的保护加热。渗碳气氛（甲醇+富化气；氮气+甲醇+富化气）适用高碳钢和合金钢的保护加热、渗碳。碳氮共渗气氛（甲醇+富化气+氨气；氮气+甲醇+富化气+氨气）适用高碳钢和合金钢的保护加热、渗碳、碳氮共渗。* 试述甲醇裂气氛，氮气+甲醇气氛，氨分解气氛以及甲醇+富化气，氮气+甲醇+富化气的气氛性质甲醇裂解气氛（ch3oh）：550以下：2 ch3ohco2ch42h2550700：2ch3ohco2c4h2700以上：ch3ohco2h2，是还原性气氛，具有一定的碳势。氮气+甲醇气氛（n2+ch3oh）：是还原性气氛，具有一定的碳势。氨分解气氛（nh3）：2nh3n23h2具有强还原性。甲醇+富化气（ch3oh+富化气）：是还原性气氛，具有可调节的碳势。氮气+甲醇+富化气（n2+ch3oh+富化气）：是还原性气氛，具有可调节的碳势。* 可控气氛热处理电阻炉气氛配置的计算要用到换气次数这个数据，试述什么是换气次数？为了保证炉内控制气氛的稳定，以及气氛气体与所有工件表面的均匀接触，控制气应充满整个炉膛。在热处理过程中，由于炉门口火封消耗气氛，吹废气装置消耗气氛，炉内气氛之间或气氛和金属零件之间，要进行化学反应改变炉内气氛的状态。因此要保证炉内气氛的稳定，炉内要不断充入新鲜的气体，并保证炉内有一定的正压力，这样气氛就产生了流动，产生了炉内气氛的消耗量。气体的消耗量是根据气体流动的力学原理进行的，不同的炉型有不同的计算公式，并且公式较为复杂。目前通用的是经验公式，理解为将控制气氛按一定的次数进行更换，用新鲜的气体取代陈旧的气体，这就是换气次数。* 对于多区域的网带式电阻炉，各加热区域起什么作用，碳势是如何分布的？对于多区域的网带式电阻炉，加热区域可定义为：升温区、保温区、强渗区和扩散区，碳势是按中间部最大两略小的形式分布。比如五个区域的电阻炉，一般如下划分：一区为升温区，保护加热,防止工件氧化；二区为保温区,碳势0.6；三区为强渗区，碳势1.0-1.2；四区为扩散区，碳势0.8-0.9；五区为扩散区，碳势0.8-0.9。* 对于多区域的网带式电阻炉，如果按渗碳工艺要求，应选用什么气氛，换气次数为多少？举例进行气氛选择并进行各区的分配对于多区域的网带式电阻炉，按渗碳工艺要求，气氛可选用：甲醇+富化气；氮气+甲醇+富化气等。换气次数要根据炉型规格、工件品种、气氛种类、产量确定，一般在2.5上下。例如对于处理标准件渗碳的炉子，气氛可选用氮基气氛，如：氮气n2+甲醇ch3oh+