热处理炉复习提纲.doc

传热的方式；1、 传导传热 2、对流传热 3、辐射传热描述工件和炉墙的综合传热过程。工件：工件在热处理电阻炉内加热时，电热体和炉墙以辐射和对流的方式先将热量传给工件表面，然后热量在由工件表面以传导方式传至工件内部，工件加热的快慢是三种传热方式综合作用的结果；炉墙：在炉内热通过炉墙传到周围的空气中，这一过程包括炉气以对流和辐射的方式传给内壁，内壁又以传导方式传到外壁，外壁则以对流和辐射方式传给周围的空气。如何判断热处理炉的不同位置发生溢气和吸气；单位体积炉气的压强能Pg与同一水平面上炉外单位体积空气的压强能Pa之差，称为静压头（hs），即hs=Pg-Pa。hs在数值上等于炉气的相对压强，即表压强，故可直接测得。当hs0，即炉内压强大于炉外压强时，炉气就向外溢出；相反，当hs0,即炉内压强小于炉外压强时，冷气就会被吸入炉内。如何判断炉气的上浮能力单位体积炉气的位能与同一水平面上炉外单位体积的位能之差，称为位压头（hp），即： 位压头的物理意义是：单位面积上的热炉气所受到的炉外同一水平面上冷空气的浮力大小的量度。（位压头用来分析炉气上浮能力的大小）hs越大，上浮能力越强根据热处理处理条件，从耐火材料的高温化学稳定性等方面解释选材的原因；耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、金属氧化物及炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能。例如：制造无罐气体渗碳炉时，高碳气氛对普通黏土砖有破坏作用，炉墙内衬的耐火材料需用Fe2O3小于1%的耐火砖，即抗渗砖；制造电极盐浴时，由于溶盐对耐火材料的冲刷作用，坩埚材料必须采用重质耐火材料或耐火混凝土；电热原件搁砖不得与电热原件材料发生化学作用，对铁铬铝电热原件要用高铝砖作搁砖陶瓷涂料的作用：陶瓷涂料的辐射能力强，使炉子升温速度快，炉温均匀，可降低能耗15%30%。涂料的气孔率低，化学稳定性好，可阻止使耐火材料损坏的各种氧化性气氛扩散渗透，能成倍地提高耐火材料的使用寿命保温材料的作用：减少炉子的热损失，提高炉子的热效率，节省能源，降低成本炉用金属材料的要求：因炉内构件是在高温下工作，承受一定载荷，并受高温介质的化学腐蚀，要求具有良好的抗高温氧化性和高温强度如何选择热处理电阻炉的基本类型1、 周期作业炉式热处理电阻炉（这类炉子结构简单，便于制造，可以完成多种工艺，适用于多品种，小批量生产）2、 连续作业电阻炉（生产效率高，产品质量稳定，节约能源，生产成本低，容易实现机械化与自动化，适用于大批量生产，但一次性投资大，不易改变工艺井式电阻加热炉采取什么措施实现炉内的温度均匀井式电阻加热炉炉膛较深，为了炉膛均匀加热，常分区布置电热元件，各区单独供电并控制温度，还可以在炉盖上装风扇，强迫炉气对流循环，使加热均匀根据工件的特点等情况选择合适的热处理炉电阻炉； 既要满足工艺及产量要求，又技术先进，经济合理。从以下六个方面考虑：1.工件的特点（形状，尺寸，质量）：加工细长轴类工件，为防止变形宜用井式炉；加工大中型铸、锻毛坯件的退火、正火、回火等处理，宜用台车炉；小型轴承钢球、滚子等则选用滚筒式炉。2.技术要求：对加热温度、炉膛介质、冷却速度、冷却方式、表面状态、允许变型量等有特殊要求时，如皋合金钢模具淬火需要用高温炉，精加工零件表面要求不氧化则需要保护气氛炉或真空炉（罩式炉），有表面硬度及化学热处理要求的则需渗碳、渗氮炉等。 3.产量大小。生产量大、品种单一、工艺稳定情况下，可考虑使用连续炉；产量不大、品种多、工艺变化大的则可考虑使用箱式炉或箱式多用炉。 4.劳动条件。提高机械化和自动化水平，防止污染。如气体渗碳时，处理有毒气体，空气流通。 5.炉子性能。炉温均匀性、准确性、控制温度以及升降温速度、能耗指标等，避免工件变形。 6.其他因素：车间厂房结构、地基、炉子建造维修、维护、资金等，选用通用零件。 电热元件的性能要求；1.具有良好的耐热性和性能要求 2.具有较大的电阻率 3.具有较小的电阻温度系数 4.具有较小的热膨胀系数5.具有良好的加工性和焊接性能（电热元件的连接） 电热元件引出与焊接的要求；采用成分与电热元件相同或相近的焊条，并严格按照焊接工艺规程进行焊接。（镍铬元件焊接性较好，可采用电弧焊或气焊。铁铬铝元件，一般质量要求的可用电弧焊，质量高要求较高时应采用氩弧焊。）元件各部分之间的焊接常采用搭焊，元件与引出棒之间采用钻孔焊或铣槽焊。燃料燃烧的阶段，每个阶段的作用；1. 混合：可燃气体与空气中的氧适当混合是燃烧的前提，燃料燃烧速度，主要取决于混合速度。2. 活化：将可燃物加热到着火温度，混合物活化后才能顺利燃烧。3. 燃烧反应：混合物中的可燃成分急剧与氧反应形成火焰放出大量的热和强烈的光的过程。回火和脱火的原因；回火：可燃气喷出速度低于火焰传播速度 脱火：可燃气喷出速度大于火焰传播速度无焰烧嘴和有焰烧嘴燃烧特点；无焰：这类烧嘴的燃烧方式式煤气与空气预先在烧嘴内进行均匀混合，而后喷出进行燃烧嘴。很易发生“回火”，甚至有爆炸的危险有焰：这类烧嘴燃烧方法是煤气与空气全部或大部分在烧嘴外混合，边混合边燃烧，可见较长火焰。不易回火，但管道系统以及仪表自调系统复杂。 有焰式烧嘴结构烧嘴若混合气体喷出速度过低会发生回火，过高则可能脱火。 提高燃烧炉热效率的途径；1.减少烟气带走的热量：Q烟=B Vn t烟 c烟，要减少烟气带走的热量，则需降低烟气温度t烟或减少烟气体积V烟，即控制好过剩空气量2.有效地利用烟气余热：（1）预热空气或燃料气；（2）预热工件或辅助工具；（3）作为回火炉的热源；（4）作为废热锅炉生产蒸气热处理浴炉为何不能进行退火处理；退火是将钢加热到至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近于平衡状态组织的热处理工艺。而盐浴炉，盐类在随炉冷却的时候，也由熔融状态变成固态，在凝固过程中，工件也在冷却中与盐类结合在一起，难以取出，因此。启动电阻的作用；由于固态盐不导电，电极盐浴炉不能利用工作电极直接启动，启动时必须用启动电阻，将熔盐加热到熔融状态，盐浴炉才能工作。真空热处理炉的优点（真空炉的目的）真空热处理炉使工件具有不氧化、不脱碳，处理后可保持表面光亮和原有色泽，表面通常可不加工且工件不变形，提高了耐磨性和使用寿命，并对工件有脱脂、脱气作用。离子氮化炉的工作原理；离子渗氮炉包括炉体、真空系统、供气系统、测温系统及控制系统组成。其工作原理：工件放入炉内作为阴极，炉体作为阳极，抽真空到13.3-1.33Pa后再通入少量氨、氮或氮氩混合气体，使炉内压强达133-1333Pa，然后在两极间施加一定电压使氮电离，氮电离后即以高速冲击工件，离子的动能转化为热能将工件加热至渗氮温度。轰击表面的一部分氮夺取电子喉直接渗入工件表面，在工件表面上形成含氮很高的呈蒸发状态的FeN，并不断向工件内部扩散，从而达到渗氮目的。（应用：1、机场驱鸟2、加电场，防止炉体受离子冲击）第九章 感应热处理炉的基本原理及中、高频电流的特点；原理：当感应器（施感导体）通过交变电流（交流变化）时，在其周围产生交变磁场，将工件放入交变磁场中，按电磁感应定律，工件内将产生感应电动势和感应电流，感应电流做功，将工件加热。特点： 1.集肤效应 ：由于工件内存在着电动势，产生闭合电流，称之为涡流。涡流的分别时不均匀的，由工件表面向心部呈指数规律衰减。即当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象称为集肤效应。当电流频率越高，集肤效应越显著。 2.邻近效应 ：两个通过交流电流的导体彼此相距很近时，则每个导体内的电流将重新分布。当导体内电流方向相反时，两个导体的电流瞬时则最大电流密度出现在两导体相邻的一面；当瞬时方向相同，出现在两导体相背的一面。导体内电流的频率越高，导体间距越小，邻近效应越明显。 3.圆环效应 ：当交变电流通过环形导体时，电流在导体横截面上的分布将发生变化，电流仅仅集中在圆环的内侧，这种现象叫圆环效应。圆环的曲率半径越小，径向（间距）宽度越大，圆环效应越显著。 4.尖角效应 ：当感应器与工件间的距离相同，在工件尖角处的加热强度远较其他光滑部位强烈，会造成过热，这种现象称为尖角效应。尖角效应是由于磁力线易于集中在尖角处，感应涡流较大的缘故。 热处理节能途径；1. 从设备入手，重点进行新型热处理设备的研制、推广、应用和进行旧设备的全面技术改造。2. 推广节能热处理工艺及材料的研究与应用。从实际出发，优选热处理工艺方案的原则有：（1）.合理选择零件材料，简化热处理工艺；（2根据零件的实际服役条件，合理选择处理工艺；（3）根据不同材料合理确定保温时间，达到缩短加热时间的目的4）提高加热温度，缩短加热时间（5）充分利用淬火余热或采用等温淬火工艺实现自回火，酌情省去回火工艺；（6）根据零件与整机寿命配比，酌情减少硬化层深度； （7）锻造余热热处理3.热处理生产的节能管理（1）组织化生产，实现设备的连续作业。若热处理涉笔采用连续使用的生产方式，只需损失保温时的热能，从而达到节能目的。而设备的连续使用时建立在热处理生产专业化的前提下，所以抓好热处理生产专业化的组织管理工作，是各国工业发展的必由之路。（2）提高热处理产品合格率。一个机器零件从选用钢材锻造或成坯并机械加工成半成品，如果热处理不当，会使零件使用寿命变短，甚至会在热处理过程中发生变形、开裂以至成为废品，这就把钢材加工的能源、机械加工的费用以及时间浪费掉，增加了没有必要的重复性投资。热处理能源选择的原则；1热处理能源选择的一般原则：热源