热处理工艺一.ppt

第一章 金属的加热 一、 金属加热的物理过程 三种传热方式 传导：加热介质与加热工件表面接触时，或受热工件表面与心部之间、受热工件的某一部位与未受热部分之间发生的热量传输 对流：依靠液态或气态加热介质的分子相对运动形成的热量传输（600～700℃以下） 辐射：通过加热体在高温下产生的电磁波来传递能量的现象（＞700℃，无需介质） 二、加热方式与加热介质 真空加热 加热速度缓慢 截面温差小、应力、变形小 充入惰性气体强制循环；预热升温 氧化作用被抑制 表面净化 脱气作用 蒸发现象 三、影响加热因素及确定热处理加热规范的一般原则 加热的基本工艺参数 加热的温度（T） 加热速度（V） 加热的时间（τ） 加热温度 基本依据：材料相变的临界点 综合考虑因素 热处理工艺目的 零件尺寸 零件加工过程 正火：亚共析AC3＋30～50℃；过共析ACcm＋30～50℃ 退火：亚共析AC3＋20～40℃；过共析AC1＋20～30℃ 淬火：亚共析AC3＋30～50℃；过共析AC1＋30～50℃ 加热速度 一般不限制加热速度（考虑经济性） 对合金含量高、大型铸、锻件需特别规定－－分级等温、控制加热速度。 加热时间 定义：τ＝ τ升 ＋τ透 ＋τ保 τ升：取决于炉子热功率、加热介质、装炉量、零件尺寸、加热制度（随炉升温、到温入炉、高温入炉、高温入炉到温出炉、阶梯加热）。 τ透 ：取决于零件截面尺寸、材料导热性、炉温高低。 τ保：取决于一定的热处理工艺要求（消除内应力、均匀化、溶解难溶碳化物等）。 加热时间的计算 厚件可用传热学、有限元分析 薄件可用经验公式估算 薄件：T炉＜400℃，d＜300mm； T炉＜800℃，d＜200mm； T炉＜1000℃，d＜100mm； τ加热＝KW（W：几何因素） 四、工件表面传热过程?? ?????? 热处理加热工序大多在各种热处理炉中进行，在加热过程中炉膛和工件之间建立温度梯度，在温度场中，工件主要依靠辐射、对流、传导传热。 ?1：传导传热： ??? 热量直接由工件的一部分传递至另一部分，或由加热介质把热量传递到与其相邻的工件而无需媒介质点移动的传热过程。 ????热传导的规律由傅立叶热传导定律描述?????? ?? ——热传导系数； ---温度梯度。 ?? 负号表示热流量方向和温度梯度方向相反。 四、工件表面传热过程?? 2：辐射传热： 由电磁波传递能量过程。物体受热后向各个方向放射辐射能，被另一物体吸收后又转化为热能而实现加热。 注意：在高于700℃主要是辐射传热。 四、工件表面传热过程???? 3：对流传热： ??? 主要在600～700℃以下进行，它主要依靠工件四周气体或液体质点的相对移动将受热质点传到给较冷的金属表面进行加热。 一般有??????????????? －－－单位时间内通过热交换表面对流传热给工件的热量，J/h; ???? 3：对流传热： ? －－－介质温度， ????? －－－工件表面温度， ????? －－－对流给热系数， ； ????? －－－热交换面积（工件与流体接触面积）； 。 影响 的因素： （1）流体流动情况。 （2）流体的物理性质：导热系数?，比热及密度等。 （3）工件在炉中位置情况：放置位置不同，给热系数也不同。工件形状和放置位置对流体流动越有利，则给热系数愈大。 4：需要说明的是： 实际工件在传热过程中，三种传热方式同时存在，所不同的是有的场合以这种传热方式为主，有的场合以另一种传热方式为主。 五、工件内部的热传导过程 工件内部传热主要以传导传热，工件表面获取能量后，表面温度升高，在表面和心部存在温度梯度，发生传导传热。 ?传热强度以比热流量表示? ???????????? ?? ?? 为热传导系数：表示材料具有单位温度梯度时所允许通过的流量密度。 影响 的因素： 1、钢的化学成分：合金元素及碳含量一般降低传热系数。 2、组织状态：随钢中组织组成物，按A 、M淬、M回、P顺序增大。 3、加热温度：热传导系数与温度的关系近似地呈线性关系? ?? ????????? －－－温度为t ℃时的热传导系数； ????????????? －－－温度为0 ℃时的热传导系数； ????????????b－－－热传导温度系数，与钢的化学成分与组织状态有关。 1-2 金属及合金在不同介质中加热时常见的物理化学现象及加热介质选择 ??? 工