2009-1特殊热处理技术.ppt

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1、特殊热处理技术硕士研究生专业基础课（考试）2现代热处理技术概况主要现代热处理技术热处理冷却技术进展未来热处理的发展点3主要现代热处理技术真空热处理的发展可控气氛热处理的发展及重要方面计算机热处理控制技术感应热处理及表面热处理4热处理冷却技术进展热处理产生的应力热应力及相变应力冷却介质的应用发展液体介质气体介质气液混合介质5未来热处理技术的发展点气氛和真空热处理动向精密热处理技术节能热处理技术复合热处理技术修复热处理技术流态床热处理技术6特殊热处理技术真空热处理（10－12课时）特殊气氛热处理（0－2课时）有色金属热处理（2

2、－4课时）电磁控制热处理（16课时）真空热处理技术－原理8真空热处理的发展（1）50年代末--70年代末需求动力：随着航空工业的发展,要求零部件具有高精度、高质量和可靠性,一般传统热处理已不能满足要求,发展真空热处理。主要特点：主要有低压真空气淬、真空油淬、真空退火等,广泛用于多种材料和零件的热处理。真空炉均为冷壁单室真空炉。典型成果:低压真空气冷炉(如美国易卜生公司的VFC型)、真空油淬炉、真空退火炉等。9真空热处理的发展（2）80年代初--至今需求动力：航空和航天工业迅速发展,对各种零件如齿轮、轴等提出更高的要求,真空

3、渗碳工艺应运而生。真空淬火介质和高压气体的发展,促进了真空气淬工艺发展。主要特点：发展了真空化学热处理和真空气淬热处理。真空化学热处理达到了实用水平。真空气淬工艺受到重视,相继研制出了一些新炉型。真空气淬工艺冷却速度快。典型成果：高压真空气淬炉:美国Abar-Ipsen公司的VTTC型、CTL型,德国Degussa公司的VKSQ型;高流率气淬炉:美国Abar-Ipsen公司的HFQ型、VTL型和Turbo-Treater型;高压高流率气淬炉:美国Abar-Ipsen公司的Turbo-Treater型。10真空热处理原理真空

4、的基础知识低压下的气体真空的获得与度量真空系统及设计简介11真空基础知识真空的概念真空的度量单位真空区域的划分真空是热处理的一种气氛真空热处理炉中残存的气体成分12真空简介绝对真空：完全不存在气体和蒸汽分子的空间。工程真空：存在一定量的气体或蒸汽、低于一个大气压的稀薄气体状态。13真空度单位及区域的划分真空度：真空状态下气体的稀薄程度。以真空容器中残存的气体的绝对压力来定量表示真空度的高低。区域的划分（Pa）：低真空：105~102中真空：102~10-1高真空：10-1~10-5超高真空：<10-514表1-1工程压力单

5、位换算表15真空区域的划分表1－216压强与气体分子数的关系p=nkTp：压强，n：气体分子数，T：绝对温度；k-玻尔兹曼常数（1.38×10-23J/K）。17p=nkT标准状态（0°C,1标准大气压≈105Pa）下，任何一摩尔气体含有6.025×1023个气体分子（2.69×1019cm-3）。真空热处理的低压下，单位体积的气体分子数少很多。102Pa气压下，n=3.5×1016cm-310-1Pa气压下，n=3.5×1013cm-310-4Pa气压下，n=3.5×1010cm-318真空气氛的纯度真空度与相对杂质表1

6、－3表1－4真空状态下的气体成分19低压下的气体理想气体的基本定律气体分子运动论在真空技术中的应用气体在管道中的流动低压气体放电现象20理想气体的基本定律理想气体：符合下列假定的气体气体分子是球体；气体分子所占的体积与其所占有的空间相比是很小的，可视为几何点；分子间不产生相互作用力；气体分子之间的碰撞纯粹是弹性的；气体分子是沿直线运动的，方向是任意的。21理想气体的基本定律波义耳定律：pV=C盖·吕萨克定律：Vt=V0（1+apt)查理定律：pt=p0（1+avt)p-气体压力，V-气体体积，ap-膨胀系数，av-压力系

7、数，下标t与0分别表示温度为t及0°C的值。22理想气体的基本定律气体状态方程：pV=m/MR0Tm-给定气体质量（g）；M-气体分子量（g/mol）；R0-气体常数=8.31J/(mol·K)。阿伏加德罗定律：标准状态下1mol气体的分子数为NA=6.02×1023/mol，1mol任何气体体积为22.4L。道尔顿分压力定律：混合气体的总压力为p=p1+p2+p3+…+pn（pn为第n种气体的分压）23气体分子运动论在真空技术的应用气体的压力与平均分子动能分子运动速度麦克斯韦-波尔兹曼速度分布定律分子速率的统计平均值24

8、px＝（N/V）m＝nmp＝px＋py＋pz＝1/3nmp＝nkTpx是n个气体分子对垂直于X轴容器壁产生的压力；为n个分子的的平均值气体压力及分子的平均动能与绝对温度成比例平均分子动能VXYZ2vx2vxv2vx2vx2E=3/2kT25平均分子动能32221vvv===zy2vx由于气体处于平衡状态