热处理工艺金属的加热教学课件PPT

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1、热处理原理与工艺（13）第一章金属的加热1.1加热的作用1.2传热方式1.3加热方式1.4热处理加热时间的确定1.5影响零件加热的因素1.6钢的加热缺陷及控制第二部分：热处理工艺1.1加热的作用（1）影响内在质量改变材料的热力学状态、晶体结构、物理化学性质及化学成分分布等，而后通过不同速度冷却，获得预期的组织结构（P、B、M）（2）影响外部质量氧化、脱C、腐蚀，尺寸变化和形状畸变。Fe-FeC3相图左下角FeT/℃AFP1.2加热方式①直接加热（内阻直接加热）：不需加热介质如：电阻（垂融）、电磁波（感应加热）、低能粒子（激光加

2、热、电子束加热）。②间接加热（外热源加热）：通过加热介质，以对流传导，辐射的方式向工件表面传递热量：电阻炉、盐浴炉、燃料炉。1.3传热方式金属工件加热在各类热处理炉中进行炉内热量的传递依靠辐射、对流、传导这三个基本物理过程使工件升温。1.热传导传热物质无宏观定向移动，仅靠传热物质原位质点间的相互碰撞→热能高—低传递。热传导过程的强弱以单位时间内通过的等温面的热量——热流量密度q表示q=－·dT/dx(J/m2h)—热传导系数（J/m·h·℃），单位时间内，每米长度温度降低1℃时，单位面积能传递的热流量。dT/dx—温度梯度负

3、号“－”表示热流量方向和温度梯度方向相反。材料影响：λ值：高合金钢＜中、低合金钢＜碳钢温度影响：λ＝λ0（1＋bt）2、对流传热发热体工件（1）相互对流的粒子相遇时发生热交换。（2）对流传热时单位时间内加热介质传递给工件表面的热量QC关系：QC=αcF（T介-T工）αC：对流给热系数；F：热交换面积，T介、T工分别为介质和工件表面温度℃流体转移（3）影响对流换热的因素流体流动的动力自然对流（PV/T=C）强制对流流体的流动状态层流紊流紊流时的对流换热系数比层流时大流体的物理性质热导率大、比热容大、密度大、粘度小－αC大固体表面形

4、状、大小和放置位置3辐射传热通过加热体在高温下产生的电磁波（载体）来传递能量（辐射能（热射线）波长为0.1~100μm,0.4～40μm?）。热辐射波的发射能力可用比能流eb(物体单位时间内由单位表面积辐射的能量)表示.T—物体绝对温度，K，σ—斯式藩-铍耳兹曼常数（≈5.67×10-8W/（m2·K4）应用：一般高于700℃加热时，主要靠辐射传热。以辐射传热为主加热工件时，应尽量使工作表面均匀的接受辐射热，尽量避免遮热现象。eb=σT44、综合传热实际加热时三种传热方式同时存在，依工作温度，炉型结构，加热介质的不同而以某一种传

5、热方式为主。如箱式或井式电炉、盐浴炉、煤气炉等≥700℃加热工件时，主要靠对流及辐射传热≤200℃低温回火炉（盐浴或空气介质）中则主要靠对流及传导传热，在真空炉中主要靠辐射传热。同时考虑三种传热方式的称为综合传热，Q=Qc+Qr+Qcd(Qc、Qr、Qcd分别为对流、辐射、传导传热的热量)工件加热时往往综合考虑，Q=α∑（t介-t工）α∑综合传热给热系数（J/m2·h·℃），α∑=αc+αr+αcd1.4热处理加热时间的确定1.加热阶段分为升温，均温和保温三个时间过程。τh=τr+τs+τm（τr、τs、τm为升温、均温和保温时

6、间）保证：透热、A组织转变（几秒）、碳化物溶解、A成分均匀化（1分种）或不平衡状态转变成平衡状态。依据具体工艺.tT2.工件加热时间（透热）的经验计算式：（1）以工件有效厚度为基础的经验计算式（实用）：工件有效厚度为H，指工件在传热最快方向上的最大截面厚度α为加热系数，min/mm或s/mmK为装炉修正系数，通常取1.0～2.0K值取值与堆垛方式相关工件有效厚度H的取值碳钢和合金钢在各介质中的加热系数（α值）例：碳钢直径10mm空气炉加热需10分钟，盐浴炉5分钟合金钢直径10mm空气炉加热需15分钟，盐浴炉10分钟（2）以工件几

7、何尺度为计算基础的加热时间计算式薄件可以根据斯大尔基理论公式计算炉料升温时间c比热容，ρ密度，α∑综合给热系数，V：工件体积。F：工件表面积，tg—炉温，tin：工件开始温度；t：工件终了温度。经验系数法估算：τr=B·V/FB为加热时间系数，由实验确定，V--工件体积，F--工件表面积。热处理设备原材料零件尺寸及形状加热制度堆垛方式加热温度加热速度保温时间1.5影响零件加热的因素加热规范1、热处理设备的影响：①加热设备的介质(气氛、盐浴、真空)状态；②设备输出功率大小（能达到温度范围）；★③炉膛内有效加热区（根据预先测温而假设

8、的，能够保证由给定热处理工艺所要求的加热温度的装料区域）范围和温度的均匀性。有效加热区2、原材料影响工件材料不同，加热系数不同，如低碳钢加热时间短，高合金钢加热时间长。3、零件尺寸及形状对加热时间的影响τr=B·V/F4、加热制度的影响。★零件入炉的方式有四种①