熱處理復(fù)習提綱

1、熱工設(shè)備及儀表課程考試復(fù)習提綱第一章 1、 傳熱的方式及其共同性和特殊性；傳熱三種基本的方式：傳導傳熱、對流傳熱、輻射傳熱傳導傳熱特點：微觀上，物體的微觀粒子不發(fā)生宏觀的相對移動，只是其熱振動和碰撞中發(fā)生能量傳遞；宏觀上表現(xiàn)為熱量從物體的高溫部分傳導低溫部分。對流傳熱特點：對流傳熱過程中，既有流體質(zhì)點的導熱作用，又有流體質(zhì)點位移產(chǎn)生的對流作用。輻射傳熱特點：輻射傳熱不需要任何介質(zhì)輻射傳熱伴隨著能量的轉(zhuǎn)化 熱能輻射能熱能輻射體之間能同時向?qū)Ψ捷椛淠芰亢臀諏Ψ酵渡鋪淼妮椛淠芰?“對等性”2、不同傳熱求解時要測量的主要參數(shù)，如反映材料熱傳導能力大小的熱導率；熱導率、對流換熱系數(shù)、3. 黑體輻射基本

2、定律；普朗克定律、斯蒂芬-波爾茲曼定律、灰體和實際物體的輻射力、克希荷夫定律p144. 分析不同情況下的傳熱方式，如描述工件和爐墻的綜合傳熱過程。爐墻傳熱過程：爐氣以對流和輻射方式傳給內(nèi)壁；內(nèi)壁以傳導方式傳到外壁；外壁則以對流和輻射方式傳給周圍的空氣。工件傳熱過程：工件在熱處理爐內(nèi)加熱時，熱源與工件表面不僅有輻射換熱，而且還有對流換熱。第二章1、 控制氣體流量的設(shè)備；質(zhì)量流量計、轉(zhuǎn)子流量計一般小流量的，如10ml/min用質(zhì)量流量控制器（+質(zhì)量流量顯示儀）大流量的可用轉(zhuǎn)子流量計，如0.5L/min的載氣之類的2、 測定如何判壓力的設(shè)備；水銀氣壓計：利用水銀柱與大氣壓力相平衡的原理而制成的氣壓測

3、量儀器稱為水銀氣壓表。將一根管頂抽真空的玻璃管插入水銀槽中就可形成如圖所示的最簡單的水銀氣壓表。當作用在水銀槽面上的大氣壓力與管內(nèi)水銀柱重量產(chǎn)生的壓強相平衡時，水銀柱將穩(wěn)定在某一高度上。在標準狀態(tài)下，這個高度就可以用來表示大氣壓力?？蘸袣鈮罕砗蜌鈮河嫞嚎蘸懈袘?yīng)氣壓是利用空盒的彈力與大氣壓力相平衡測量氣壓的。但大氣壓力發(fā)生變化時，空盒隨之產(chǎn)生形變，把這種形變進行一定程度的放大就可以用來指示氣壓的變化。電子氣壓表：使用傳感器將大氣壓力的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，再經(jīng)過電子測量電路對信號進行測量和處理而獲得氣壓值，并常以數(shù)字量輸出。沸點氣壓表3、判斷熱處理爐的不同位置發(fā)生溢氣和吸氣；如何判斷爐氣的上浮

4、能力，解釋煙囪的作用；利用靜壓頭來判斷，在相對零壓面以上，爐內(nèi)的靜壓頭為正，越往上其正值越大，從爐壁開口會向外溢氣，同理，零壓面以下，爐氣的靜壓頭為負，越往下其負值越大，從爐壁開口處會吸入冷空氣。用位壓頭來判斷，位壓頭的絕對值越往下數(shù)值越大，爐氣的上浮能力越強，反之上浮能力小。煙囪的作用：造成位壓頭，使爐氣具有上浮能力，在煙囪底部形成相對負的靜壓頭。第三章1、 根據(jù)熱處理處理條件，從耐火材料的高溫化學穩(wěn)定性等方面解釋選材的原因；原因：根據(jù)各種熱處理情況如,使用溫度;熱處理氣氛是否與耐火磚的成分發(fā)生化學反應(yīng);電熱元件是否與電熱隔磚發(fā)生化學反應(yīng)等要求對耐火材料進行選用:例如制造無罐氣體滲碳爐時，高

5、碳氣氛對普通黏土磚有破壞作用，爐墻內(nèi)襯的耐火材料需用含F(xiàn)e2O3小于1%的耐火磚，即抗?jié)B磚。制造電極鹽浴爐時，由于熔鹽對耐火材料的沖刷作用，坩堝材料必須采用重質(zhì)耐火磚或耐火混泥土，電熱元件隔磚不得與電熱元件材料發(fā)生化學作用，對鐵鉻鋁電熱元件要用高鋁磚作隔磚。2、 陶瓷涂料的作用；（1） 耐火材料用陶瓷涂料的作用：陶瓷材料的輻射能力強，因而爐子升溫速度快、爐溫均勻，可降低能耗15%-30%。涂料的氣孔率低，化學穩(wěn)定性好，可阻止使耐火材料損壞的各種氧化性氣氛擴散滲透，能成倍地提高耐火材料的使用壽命。（2）金屬構(gòu)件用陶瓷涂料的作用：不影響爐內(nèi)氣氛；不影響被涂金屬的物理化學性質(zhì)和機械性能，還可以防止被

6、涂金屬氧化、脫碳或滲碳，防化學腐蝕；與金屬間的結(jié)合牢固，耐磨性好，經(jīng)固化處理后，表面比基體更細密?？纱蠓岣呓饘贅?gòu)件的使用壽命。3、 保溫材料的作用；保溫材料的作用：減少爐子熱傳導引起的熱損失，提高爐子的熱效率。4、 爐用金屬材料的要求；爐用金屬的要求：在高溫下工作時，承受一定的載荷，并受高溫介質(zhì)的化學腐蝕，要求具有良好的抗高溫氧化性和高溫強度，所以要用耐熱鋼來制造。爐子的外殼和構(gòu)架可用普通金屬材料制作。第四章1、 如何選擇熱處理電阻爐的基本類型；按作業(yè)規(guī)程可分為周期作業(yè)爐和連續(xù)作業(yè)爐。周期作業(yè)爐是將工件成批入爐，在爐中完成加熱、保溫等工序，出爐后再將另一批工件裝入爐子的熱處理爐。這類爐子結(jié)構(gòu)

7、簡單、便于制造，可以完成多種工藝，適用于多品種、小批量生產(chǎn)。常用的爐型有：箱式爐、井式爐、臺車式爐、罩式爐等。連續(xù)作業(yè)爐是指連續(xù)地或間歇地裝料，工件在爐內(nèi)不斷移動，完成加熱、保溫，有事包括冷卻在內(nèi)的全過程的熱處理爐。這類爐子生產(chǎn)連續(xù)進行，具有生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)約能源，生產(chǎn)成本低，容易實現(xiàn)機械化與自動化，適用于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點，但一次性投資大，不易改變工藝。常用連續(xù)作業(yè)爐有：輸送帶式爐、忘帶式爐、推桿式爐、震底式爐、轉(zhuǎn)底式爐等。2、井式電阻加熱爐采取什么措施實現(xiàn)爐內(nèi)的溫度均勻；井式電阻爐爐膛較深，上下散熱條件不一樣，為使爐膛溫度均勻，常分區(qū)布置電熱元件，各區(qū)單獨供電并控制溫度；還可以在

8、爐蓋上安裝風扇，一般是直通式結(jié)構(gòu)，強迫爐氣沿料框向下流動，再有料框底部板孔進入料框講熱量傳遞給工件，筐內(nèi)氣體受風機負壓吸入而循環(huán)流動使溫度均勻。第五章1、 根據(jù)工件的特點等情況選擇合適的熱處理爐電阻爐；根據(jù)工件的特點：加工細長軸類工件，為防止變形宜用井式爐；加工大中型鑄、鍛毛坯件的退火、正火、回火等處理，宜用臺車爐；小型軸承鋼球、滾子等則選用滾筒式爐。根據(jù)技術(shù)要求：對加熱溫度、爐膛介質(zhì)、冷卻速度、冷卻方式、表面狀態(tài)、允許變形量等特殊要求時，如高合金模具淬火需要用高溫爐，精加工零件表面要求不氧化則需要保護氣溫爐、真空爐，有表面硬化及化學熱處理要求的則需滲碳、滲氮爐等。產(chǎn)量大小：生產(chǎn)量大、品種單一

9、、工藝穩(wěn)定情況下，可考慮使用連續(xù)爐；對產(chǎn)量不大、品種多、工藝變化大的，則使用箱式爐和箱式多用爐。2、 電熱元件的性能要求；性能要求：具有良好的耐熱性及高溫強度；具有較大的電阻率；具有較小的電阻溫度系數(shù)；具有較少的熱膨脹系數(shù)；具有良好的加工性。3、 電熱元件引出與焊接的要求；要求：（1）電熱元件引出端需穿過爐壁，散熱條件很差，為防止引出端溫度過高，應(yīng)加大引出端尺寸。.對金屬元件常另外焊接一不銹鋼引出棒，其界面積應(yīng)為元件的3倍以上。對硅碳棒引出端，其界面應(yīng)為其工作部分的1.5倍以上。在硅碳棒引出端還常涂覆金屬層以減少接觸電阻。元件引出端應(yīng)保證與殼體劇院良好，拆卸方便和爐子密封。（2）電熱元件的焊接

10、采用成分與電熱元件相同或相近的焊條，并嚴格按照焊接工藝規(guī)程進行焊接。（鎳鉻元件焊接性較好，可采用電弧焊或氣焊。鐵鉻鋁元件，一般質(zhì)量要求的可用電弧焊，質(zhì)量高要求較高時應(yīng)采用氬弧焊。）元件各部分之間的焊接常采用搭焊，元件與引出棒之間采用鉆孔焊或銑槽焊。第六章1、 燃料燃燒的階段，每個階段的作用；混合：可燃氣體與空氣中的氧適當混合是燃燒的前提，燃料燃燒速度，主要取決于混合速度。活化：將可燃物加熱到著火溫度，混合物活化后才能順利燃燒。燃燒反應(yīng)：混合物中的可燃成分急劇與氧反應(yīng)形成火焰放出大量的熱和強烈的光的過程。2、回火和托火的原因；回火：可燃氣噴出速度低于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰會回到燃燒裝置或管道中進行燃

11、燒，甚至引起爆炸，脫火：可燃氣噴出速度大于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，則火焰會脫離燃燒裝置向前移動，變得不穩(wěn)定，甚至熄滅。3、無焰燒嘴和有焰燒嘴燃燒特點；無焰嘴特點：由于煤氣與空氣混合充分，燃燒所需過?？諝饬可?，燃燒完全，燃燒速度快，火焰短，熱量集中，熱效率高。但容易發(fā)生“回火”，甚至有爆炸危險。為避免爆炸和回火，混合氣的預(yù)熱溫度不能過高。有焰嘴特點：由于煤氣與空氣邊混合邊燃燒，燃燒能力強，所需煤氣壓力低，結(jié)構(gòu)緊湊，不易回火，煤氣可以預(yù)熱到較高溫度。主要特點是：空氣過剩系數(shù)大，管道系統(tǒng)以及儀表自調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜。4、提高燃燒爐熱效率的途徑；1.減少煙氣帶走的熱量：Q煙=BVnt煙c煙，要減少煙氣帶走的熱量，則需降

12、低煙氣溫度t煙或減少煙氣體積V煙，即控制好過?？諝饬?.有效地利用煙氣余熱：（1）預(yù)熱空氣或燃料氣；（2）預(yù)熱工件或輔助工具；（3）作為回火爐的熱源；（4）作為廢熱鍋爐生產(chǎn)蒸氣7.提高火焰?zhèn)鞑ニ俣确绞郊霸颍换鹧娴膫鞑ニ俣雀剂系臏囟?、壓力、流動狀態(tài)、空氣過剩系數(shù)等因素有關(guān)，常用預(yù)熱燃料和增加燃料氣的紊亂程度的方法來提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取５谄哒?、 熱處理浴爐為何不能進行退火處理；退火是將鋼加熱到臨界點Ac1以上溫度，保溫后隨爐冷卻的工藝。而鹽浴爐，鹽類在隨爐冷卻的時候，有熔融狀態(tài)變成固態(tài)在凝固過程中工件也和在冷卻中的鹽類結(jié)合在一起，難以取出，所以熱處理浴爐為何不能進行退火處理2、啟動電阻的作用；

13、由于固態(tài)鹽不導電，電極鹽浴爐不能利用工作電極直接啟動，啟動時必須啟動電阻，通過電阻熱效應(yīng)，將熔鹽加熱到工作溫度第八章 1、 真空熱處理爐的優(yōu)點；真空熱處理爐使工件具有不氧化、不脫碳，處理后可保持表面光亮和原有色澤，表面通?？刹患庸で夜ぜ蛔冃?，提高了耐磨性和使用壽命，并對工件有脫脂、脫氣作用。2、 離子氮化爐的工作原理；離子滲氮爐包括爐體、真空系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。其工作原理：工件放入爐內(nèi)作為陰極，爐體作為陽極，抽真空到13.3-1.33Pa后再通入少量氨、氮或氮氬混合氣體，使爐內(nèi)壓強達133-1333Pa，然后在兩極間施加一定電壓使氮電離，氮電離后即以高速沖擊工件，離子的動

14、能轉(zhuǎn)化為熱能將工件加熱至滲氮溫度。轟擊表面的一部分氮奪取電子后直接滲入工件表面，在工件表面上形成含氮很高的呈蒸發(fā)狀態(tài)的FeN，并不斷向工件內(nèi)部擴散，從而達到滲氮目的。第九章 1、 感應(yīng)熱處理爐的基本原理及中、高頻電流的特點；感應(yīng)熱處理爐的基本原理和應(yīng)用特點；基本原理：當感應(yīng)器（施感導體）通過交變電流時，在其周圍產(chǎn)生交變磁場，將工件放入交變磁場中，按電磁感應(yīng)定律，工件內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，感應(yīng)電流做功，將工件加熱。應(yīng)用特點：高頻、超音頻：齒輪、軸等中小零件表面淬火，深度0.13mm中頻：中型毛坯鍛前加熱，曲軸凸輪等零件表面淬火，深度在3mm以上 工頻：大型毛坯鍛前加熱，冷軋輥及車輪表面淬

15、火，深度在10mm以上。中、高頻電流的特點：1.集膚效應(yīng)當交流電通過導體時，在導體表面電流最大，越向內(nèi)部電流密度越??；2.鄰近效應(yīng)電流瞬時方向相反時，則最大電流密度就出現(xiàn)在兩導體相鄰的一面；當導體內(nèi)電流的瞬時方向相同，則最大電流密度將出現(xiàn)在兩導體相背的一面。3.圓環(huán)效應(yīng)當交變電流通過環(huán)形導體時，電流在導體橫截面上的分布將發(fā)生變化，此時電流僅僅集中在圓環(huán)的內(nèi)側(cè)。4.尖角效應(yīng)當感應(yīng)器與工作間的距離相同，但在工件尖角處的加熱強度遠較其他光滑部位強烈。第十章1、 根據(jù)平衡常數(shù)判斷氣體與鋼發(fā)生的是氧化還是還原反應(yīng)；鋼在CO2CO氣氛中的反應(yīng)CO2+Fe=CO+FeO（10-1）在一定溫度下，反應(yīng)達平衡時

16、，氣氛中各種氣體濃度不再改變，其平衡常數(shù)為：KP1PCO/PCO2=CO/CO2=(CO)/(CO2)在一定溫度狀態(tài)下，平衡常數(shù)pK總保持為定值如在1000時，Kp2.486，此時氧化還原處于平衡狀態(tài)，當實際爐氣(CO)/(CO2)2.486時，即CO的濃度低于平衡值，公式（10-1）式反應(yīng)向右進行，CO2使Fe氧化稱FeO，CO2濃度降低，同時CO的濃度增加，鋼件氧化。第十一章第十二章1、 熱處理節(jié)能途徑；1.從設(shè)備入手，重點進行新型熱處理設(shè)備的研制、推廣、應(yīng)用和進行舊設(shè)備的全面技術(shù)改造。2.推廣節(jié)能熱處理工藝及材料的研究與應(yīng)用。從實際出發(fā)，優(yōu)選熱處理工藝方案的原則有：（1）.合理選擇零件材

17、料，簡化熱處理工藝；（2）.根據(jù)零件的實際服役條件，合理選擇處理工藝；（3）。根據(jù)不同材料合理確定保溫時間，達到縮短加熱時間的目的；（4）提高加熱溫度，縮短加熱時間；（5）充分利用淬火余熱或采用等溫淬火工藝實現(xiàn)自回火，酌情省去回火工藝；（6）根據(jù)零件與整機壽命配比，酌情減少硬化層深度；（7）鍛造余熱熱處理3.熱處理生產(chǎn)的節(jié)能管理（1）組織化生產(chǎn)，實現(xiàn)設(shè)備的連續(xù)作業(yè)。（2）提高熱處理產(chǎn)品合格率。2、熱處理能源選擇的原則；1.熱處理能源選擇的一般原則：熱源選擇用電或是用燃料或是用何種燃料，一般應(yīng)從生產(chǎn)成本、能源供應(yīng)情況、操作與控溫的難易程度、熱處理工藝的特殊性以及環(huán)境保護等幾個方面來綜合考慮。2.

18、以電為主，因地制宜。用電作為熱處理設(shè)備熱源具有許多優(yōu)點：（1）隨著水電和核電比例的增加，用電成本有逐漸下降的趨勢；（2）用電對環(huán)境不造成污染，有利于創(chuàng)造良好的熱處理環(huán)境；（3）用電熱處理設(shè)備控溫容易可靠；（4）新型的熱處理設(shè)備如電子束加熱設(shè)備，激光加熱設(shè)備等都可以以電為能源。第十三章1、煉鐵煉鋼設(shè)備、工藝原理煉鐵生產(chǎn)設(shè)備高爐煉鐵設(shè)備組成有：高爐本體；供料設(shè)備；送風設(shè)備；噴吹設(shè)備；煤氣處理設(shè)備；渣鐵處理設(shè)備。煉鐵工藝是是將含鐵原料（燒結(jié)礦、球團礦或鐵礦）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它輔助原料（石灰石、白云石、錳礦等）按一定比例自高爐爐頂裝入高爐，并由熱風爐在高爐下部沿爐周的風口向高爐內(nèi)鼓入熱風助焦

19、炭燃燒（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料），在高溫下焦炭中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣。原料、燃料隨著爐內(nèi)熔煉等過程的進行而下降，在爐料下降和上升的煤氣相遇，先后發(fā)生傳熱、還原、熔化、脫炭作用而生成生鐵，鐵礦石原料中的雜質(zhì)與加入爐內(nèi)的熔劑相結(jié)合而成渣，爐底鐵水間斷地放出裝入鐵水罐，送往煉鋼廠。同時產(chǎn)生高爐煤氣，爐渣兩種副產(chǎn)品，高爐渣鐵主要礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成，自渣口排出后，經(jīng)水淬處理后全部作為水泥生產(chǎn)原料；產(chǎn)生的煤氣從爐頂導出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。第十四章1、連鑄連扎工藝流程及其優(yōu)點和缺點工藝流程1.將加熱成熔融狀態(tài)的液態(tài)鋼裝入鋼水包中，由天車（橋式起重機）吊運至連鑄機上方；2.將鋼水包中的液態(tài)鋼水注入連鑄機中進行連鑄生產(chǎn)，連鑄坯從連鑄機下方拉出；3.用飛剪對連鑄坯進行定尺剪切，剪切成定尺長度的連鑄坯送入隧道均熱爐中；4.連鑄坯在隧道均熱爐中緩慢前進，以保證連鑄坯溫度均勻和恒定；（注：隧道均熱爐的長度通常在100-200米之間，甚至更長達到250m）5.連鑄坯從隧道均熱爐的另一端出來后進入熱連軋機組中軋制；6.經(jīng)軋制成型后的鋼材進入水冷段進行層流