熱處理工藝金屬的加熱教學(xué)課件

熱處理

原理與工藝

（13）熱處理

原理與工藝（13）1第一章

金屬的加熱1.1加熱的作用1.2傳熱方式1.3加熱方式1.4熱處理加熱時(shí)間的確定1.5影響零件加熱的因素1.6鋼的加熱缺陷及控制第二部分：熱處理工藝第一章金屬的加熱1.1加熱的作用第二部分：熱處理工藝21.1加熱的作用（1）影響內(nèi)在質(zhì)量改變材料的熱力學(xué)狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)成分分布等，而后通過不同速度冷卻，獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)（P、B、M）（2）

影響外部質(zhì)量氧化、脫C、腐蝕，尺寸變化和形狀畸變。

Fe-FeC3相圖左下角FeT/℃AFP1.1加熱的作用Fe-FeC3相圖左下角FeT/℃AFP31.2加熱方式①直接加熱（內(nèi)阻直接加熱）：不需加熱介質(zhì)如：電阻（垂融）、電磁波（感應(yīng)加熱）、低能粒子（激光加熱、電子束加熱）。②間接加熱（外熱源加熱）：通過加熱介質(zhì)，以對(duì)流傳導(dǎo)，輻射的方式向工件表面?zhèn)鬟f熱量：電阻爐、鹽浴爐、燃料爐。1.2加熱方式41.3傳熱方式金屬工件加熱在各類熱處理爐中進(jìn)行爐內(nèi)熱量的傳遞依靠輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)這三個(gè)基本物理過程使工件升溫。1.3傳熱方式51.

熱傳導(dǎo)傳熱物質(zhì)無宏觀定向移動(dòng)，僅靠傳熱物質(zhì)原位質(zhì)點(diǎn)間的相互碰撞→熱能高—低傳遞。熱傳導(dǎo)過程的強(qiáng)弱以單位時(shí)間內(nèi)通過的等溫面的熱量——熱流量密度q表示

q=－·dT/dx(J/m2h)

—熱傳導(dǎo)系數(shù)（J/m·h·℃），單位時(shí)間內(nèi)，每米長度溫度降低1℃時(shí)，單位面積能傳遞的熱流量。dT/dx—溫度梯度

負(fù)號(hào)“－”表示熱流量方向和溫度梯度方向相反。材料影響：λ值：高合金鋼＜中、低合金鋼＜碳鋼溫度影響：

λ＝λ0（1＋bt）1.熱傳導(dǎo)材料影響：λ值：高合金鋼＜中、低合金鋼＜碳鋼62、對(duì)流傳熱發(fā)熱體工件（1）相互對(duì)流的粒子相遇時(shí)發(fā)生熱交換。（2）對(duì)流傳熱時(shí)單位時(shí)間內(nèi)加熱介質(zhì)傳遞給工件表面的熱量QC關(guān)系：QC=αcF（T介-T工）αC：對(duì)流給熱系數(shù)；F：熱交換面積，T介、T工分別為介質(zhì)和工件表面溫度℃流體轉(zhuǎn)移2、對(duì)流傳熱流體轉(zhuǎn)移7（3）影響對(duì)流換熱的因素流體流動(dòng)的動(dòng)力自然對(duì)流（PV/T=C）強(qiáng)制對(duì)流

流體的流動(dòng)狀態(tài)層流紊流紊流時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)比層流時(shí)大流體的物理性質(zhì)

熱導(dǎo)率大、比熱容大、密度大、粘度小－αC大固體表面形狀、大小和放置位置（3）影響對(duì)流換熱的因素紊流時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)比層流時(shí)大流體的83輻射傳熱通過加熱體在高溫下產(chǎn)生的電磁波（載體）來傳遞能量（輻射能（熱射線）波長為0.1~100μm,0.4～40μm?）。熱輻射波的發(fā)射能力可用比能流eb(物體單位時(shí)間內(nèi)由單位表面積輻射的能量)表示.T—物體絕對(duì)溫度，K，σ—斯式藩-鈹耳茲曼常數(shù)（≈5.67×10-8W/（m2·K4）應(yīng)用：一般高于700℃加熱時(shí)，主要靠輻射傳熱。以輻射傳熱為主加熱工件時(shí)，應(yīng)盡量使工作表面均勻的接受輻射熱，盡量避免遮熱現(xiàn)象。

eb=σT43輻射傳熱T—物體絕對(duì)溫度，K，σ—斯式藩-鈹耳茲94、綜合傳熱實(shí)際加熱時(shí)三種傳熱方式同時(shí)存在，依工作溫度，爐型結(jié)構(gòu)，加熱介質(zhì)的不同而以某一種傳熱方式為主。如箱式或井式電爐、鹽浴爐、煤氣爐等≥700℃加熱工件時(shí)，主要靠對(duì)流及輻射傳熱≤200℃低溫回火爐（鹽浴或空氣介質(zhì)）中則主要靠對(duì)流及傳導(dǎo)傳熱，在真空爐中主要靠輻射傳熱。4、綜合傳熱10同時(shí)考慮三種傳熱方式的稱為綜合傳熱，Q=Qc+Qr+Qcd(Qc、Qr、Qcd分別為對(duì)流、輻射、傳導(dǎo)傳熱的熱量)工件加熱時(shí)往往綜合考慮，Q=α∑（t介-t工）α∑綜合傳熱給熱系數(shù)（J/m2·h·℃），α∑=αc+αr+αcd同時(shí)考慮三種傳熱方式的稱為綜合傳熱，Q=Qc+Qr+Qc111.4熱處理加熱時(shí)間的確定1.加熱階段分為升溫，均溫和保溫三個(gè)時(shí)間過程。τh=τr+τs+τm

（τr、τs、τm

為升溫、均溫和保溫時(shí)間）保證：透熱、A組織轉(zhuǎn)變（幾秒）、碳化物溶解、A成分均勻化（1分種）或不平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變成平衡狀態(tài)。依據(jù)具體工藝.tT1.4熱處理加熱時(shí)間的確定tT122.工件加熱時(shí)間（透熱）的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：（1）以工件有效厚度為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式（實(shí)用）：工件有效厚度為H，指工件在傳熱最快方向上的最大截面厚度α為加熱系數(shù)，min/mm或s/mmK為裝爐修正系數(shù)，通常取1.0～2.02.工件加熱時(shí)間（透熱）的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：13K值取值與堆垛方式相關(guān)K值取值與堆垛方式相關(guān)14工件有效厚度H的取值工件有效厚度H的取值15碳鋼和合金鋼在各介質(zhì)中的加熱系數(shù)（α值）

例：碳鋼直徑10mm空氣爐加熱需10分鐘，鹽浴爐5分鐘

合金鋼直徑10mm空氣爐加熱需15分鐘，鹽浴爐10分鐘碳鋼和合金鋼在各介質(zhì)中的加熱系數(shù)（α值）例：碳鋼直徑116（2）以工件幾何尺度為計(jì)算基礎(chǔ)的加熱時(shí)間計(jì)算式

薄件可以根據(jù)斯大爾基理論公式計(jì)算爐料升溫時(shí)間

c比熱容，ρ密度，α∑綜合給熱系數(shù)，V：工件體積。F：工件表面積，tg—爐溫，tin：工件開始溫度；t：工件終了溫度。

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法估算：τr=B·V/FB為加熱時(shí)間系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，V--工件體積，F(xiàn)--工件表面積。（2）以工件幾何尺度為計(jì)算基礎(chǔ)的加熱時(shí)間計(jì)算式c比熱容，ρ17熱處理設(shè)備原材料零件尺寸及形狀加熱制度堆垛方式加熱溫度加熱速度保溫時(shí)間1.5影響零件加熱的因素

加熱規(guī)范熱處理設(shè)備加熱溫度加熱速度保溫時(shí)間1.5影響零件加熱的因素181、熱處理設(shè)備的影響：①

加熱設(shè)備的介質(zhì)(氣氛、鹽浴、真空)狀態(tài)；②

設(shè)備輸出功率大小（能達(dá)到溫度范圍）；★③爐膛內(nèi)有效加熱區(qū)（根據(jù)預(yù)先測(cè)溫而假設(shè)的，能夠保證由給定熱處理工藝所要求的加熱溫度的裝料區(qū)域）范圍和溫度的均勻性。有效加熱區(qū)1、熱處理設(shè)備的影響：有效加熱區(qū)192、原材料影響

工件材料不同，加熱系數(shù)不同，如低碳鋼加熱時(shí)間短，高合金鋼加熱時(shí)間長。

2、原材料影響203、零件尺寸及形狀對(duì)加熱時(shí)間的影響τr=B·V/F3、零件尺寸及形狀對(duì)加熱時(shí)間的影響τr=B·V/F214、加熱制度的影響?！锪慵霠t的方式有四種①預(yù)熱加熱升溫②隨爐升溫③到溫入爐④高溫入爐①②③④Tt加熱溫度隨爐升溫到溫入爐4、加熱制度的影響。①②③④Tt加熱溫度隨爐升溫到溫入爐22預(yù)熱加熱升溫和隨爐升溫?zé)釕?yīng)力最小但耗時(shí)長高溫入爐節(jié)能的快速方法(易產(chǎn)生熱應(yīng)力)適用：φ＜400mm的中C合金鋼φ＜600mm中C鋼和低C合金鋼。

零件入爐的方式對(duì)熱應(yīng)力大小的影響加熱速度：①預(yù)熱加熱升溫＜②隨爐升溫＜③到溫入爐＜④高溫入爐熱應(yīng)力：①＜②＜③＜④①②③④Tt加熱溫度預(yù)熱加熱升溫和隨爐升溫?zé)釕?yīng)力最小但耗時(shí)長零件入爐的方式對(duì)熱應(yīng)235、堆垛方式工件的堆垛方式直接影響熱量的傳遞。所以，爐內(nèi)工件的堆垛方式不同，加熱修正系數(shù)K也不同。5、堆垛方式241.6鋼的加熱缺陷及控制（1）氧化（Fe被氧化）

（2）脫碳（C被氧化）

1.6鋼的加熱缺陷及控制251、氧化（Fe被氧化）

T＜150℃，氧化輕微，T↑，氧化加劇。爐溫T＜570℃，生成以Fe3O4為主的氧化膜氧化速度極小，氧化膜也不易繼續(xù)加厚，對(duì)鋼鐵性能無顯著影響，反而↑抗氧化性。T＞570℃時(shí)，生成以FeO為主的氧化膜，組織疏松，結(jié)構(gòu)簡單較厚的疏松多孔、易崩落的氧化皮。氧化皮不利作用：使鋼件尺寸↓，重量↓，表面粗糙度↑可使鋼件熱處理后產(chǎn)生軟點(diǎn)或硬度不足

1、氧化（Fe被氧化）262、脫碳（C被氧化）工件在加熱過程中表層的碳與介質(zhì)中的脫碳?xì)怏w（CO2、H2、O2、H2O等）相互作用，使表層含碳量降低的現(xiàn)象。也是材料的氧化過程，當(dāng)爐溫在700~850℃時(shí)易發(fā)生。加熱溫度越高，鋼中碳含量越高，越易脫C。C在鋼中的擴(kuò)散速度大于O∴鋼的脫C速度＞氧化速度，∴鋼在加熱時(shí)，其氧化層下面總存在一脫C層。

2、脫碳（C被氧化）27例如在強(qiáng)烈氧化性氣氛中加熱時(shí)，表面脫C與表面脫O同時(shí)發(fā)生工件表層自外→內(nèi)：

氧化皮脫C層半脫C層基體材料氧化皮脫C層半脫C層基體材料28脫碳不利作用：①使淬火工件的硬度和耐磨性↓↓，強(qiáng)度↓，特別是疲勞強(qiáng)度↓，使用中易發(fā)生早期失效，↓壽命。②脫C工件易形成淬火裂紋。無論是結(jié)構(gòu)件還是工模具，脫C都是不允許的。

脫碳不利作用：293、氧化脫C的控制（1）可控氣氛中無氧化加熱。O2、CO2、H2O為氧化性氣體H2、CO還原性氣體O2、CO2、H2O、H2脫C性氣體CO、CH4為增C性氣體N2中性氣體可控氣氛主要是以還原性或中性氣體為氣氛，有效地防止的氧化脫碳，并準(zhǔn)確控制碳濃度。3、氧化脫C的控制可控氣氛主要是以還原性或中性氣體為氣氛，有30（2）敞焰少無氧化加熱

利用煤氣作燃料時(shí)，燃料不完全燃燒實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生CO還原性氣氛（3）在熔融浴爐中無氧化加熱控制浴槽的成份，使浴爐保持中性或還原性（脫氧）。常用的液體加熱介質(zhì)有鹽浴、金屬浴、玻璃浴等。（4）在真空中無氧化加熱（5）防氧化涂層在金屬表面敷以防氧化涂料，或防氧化膠帶紙，簡便易行，不受工件尺寸了限制，成本高。主要應(yīng)用于鈦合金、不銹鋼、超高強(qiáng)度鋼、熱鍛模等的局部表面防護(hù)。

（2）敞焰少無氧化加熱311.加熱規(guī)范的主要工藝參量是什么？對(duì)熱處理過程有何影響。2.影響加熱速度的因素有哪些？工件加熱時(shí)間如何確定？3.熱處理常用入爐方式的類型及應(yīng)用特點(diǎn)，從熱效率、加熱速度、熱處理應(yīng)力、氧化脫碳傾向等方面比較。4.大型井式爐中裝置風(fēng)扇的目的是什么？5.今有T8鋼工件在空氣爐中分別進(jìn)行950℃、830℃和450℃長時(shí)間加熱，試述加熱后表層緩冷的組織結(jié)構(gòu)，為什么？1.加熱規(guī)范的主要工藝參量是什么？對(duì)熱處理過程有何影響。32第二章退火與正火AnnealingandNormalizing第二章退火與正火AnnealingandNormal33零件的制造路線：坯料——鑄、鍛、焊等熱加工——熱處理——粗加工——熱處理——精加工預(yù)備熱處理退火或正火1.消除熱加工缺陷2.改善金屬加工成型性、切削加工性和熱處理工藝性零件的制造路線：坯料——鑄、鍛、焊等熱加工——熱處理—342-1鋼的退火T/°Ct/h緩冷退火定義將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱—保溫—緩慢冷卻（爐冷或砂埋），達(dá)到接近平衡狀態(tài)組織熱處理工藝。2-1鋼的退火T/°Ct/h緩冷退火定義35退火主要目的：1、

改善組織對(duì)于鑄鍛件來說，可以用于改善化學(xué)成分的偏析（主要是枝晶偏析）和組織的不均勻性。對(duì)于鑄鐵，可改善石墨狀態(tài)。球化退火可為淬火做良好的組織準(zhǔn)備2、調(diào)整硬度

改善鍛件、軋材的切削加工性3、消除應(yīng)力消除冷熱加工中鑄件、鍛件、機(jī)械加工件、冷變形件和內(nèi)應(yīng)力及工硬化效應(yīng)。4、減少固溶于鋼件中的有害氣體（如H2），使其擴(kuò)散逸出。退火主要目的：362.1均勻化退火（homogenizing）—擴(kuò)散退火1、定義：在低于固相線某一溫度（1100～1300℃），長時(shí)間保溫，緩冷，以消除或減少鑄錠、鑄件或鍛坯中化學(xué)成分的偏析和組織的不均勻性。2.1均勻化退火（homogenizing）—擴(kuò)散退火372、偏析對(duì)熱處理及性能的危害鑄錠或鑄件在結(jié)晶過程常發(fā)生偏析現(xiàn)象，表現(xiàn)在兩個(gè)方面:①化學(xué)成分的不均勻性

導(dǎo)致性能不均勻和淬火開裂傾向增大如：枝晶偏析，②非金屬夾雜的不均勻分布易在熱加工或熱處理時(shí)形成廢品。如：S化物熔化－沿晶開裂。FeS988℃

大型鑄鍛件中的氧化物、硅酸鹽、磷化物等夾雜物偏析廣泛分布于枝晶晶界、鑄錠的A形、V形和過渡區(qū)。當(dāng)夾雜物沿晶界呈鏈狀分布時(shí)，對(duì)鋼的性能危害最大。脆性↑。熱處理不能消除,鍛造使破碎、均勻分布,↓危害③區(qū)域偏析（如重力偏析）一般熱處理不能消除，只能靠合金化控制或改善澆注工藝和正確合理的壓力加工來解決。性能指標(biāo)含碳量HBbk2、偏析對(duì)熱處理及性能的危害性能含碳量HBbk383、均勻化退火工藝（1）加熱T：一般上限不高于平衡相圖上的固相線?？紤]不致使A晶粒過于粗大的條件盡量↑溫度以利于擴(kuò)散均勻化?！鵀榱讼逤高合金鋼中非平衡共晶C化物，可以在共晶溫度以上進(jìn)行擴(kuò)散退火。擴(kuò)散退火加熱溫度一般T≥0.8～0.9T，并且T＜固相線。碳鋼一般選1100～1200℃。合金鋼為使共晶C化物充分溶解，T允許↑到1200～1300℃范圍。3、均勻化退火工藝擴(kuò)散退火加熱溫度一般T≥0.8～0.9T，392）保溫時(shí)間t依鋼材成分，偏析程度和尺寸因素來定t一般按截面厚度每25mm保溫0.5~1h，或每mm厚度保溫1.5~2.5min來計(jì)算。若裝爐量較大，可按下式計(jì)算一般保溫時(shí)間不超過15h，否則氧化損失過于嚴(yán)重。2）保溫時(shí)間t一般保溫時(shí)間不超過15h，否則氧化損失過于嚴(yán)40（3）冷卻一般為50℃/h，高合金鋼≤20~30℃/h？降到600℃以下就可出爐空冷，高合金鋼和高淬透性鋼最好在350℃左右出爐，以免因冷速過快產(chǎn)生應(yīng)力，或產(chǎn)生M組織。（4）擴(kuò)散退火后若出現(xiàn)晶粒粗化，可以再進(jìn)行一次完全退火或正火來細(xì)化。（3）冷卻41熱處理

原理與工藝

（13）熱處理

原理與工藝（13）42第一章

金屬的加熱1.1加熱的作用1.2傳熱方式1.3加熱方式1.4熱處理加熱時(shí)間的確定1.5影響零件加熱的因素1.6鋼的加熱缺陷及控制第二部分：熱處理工藝第一章金屬的加熱1.1加熱的作用第二部分：熱處理工藝431.1加熱的作用（1）影響內(nèi)在質(zhì)量改變材料的熱力學(xué)狀態(tài)、晶體結(jié)構(gòu)、物理化學(xué)性質(zhì)及化學(xué)成分分布等，而后通過不同速度冷卻，獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)（P、B、M）（2）

影響外部質(zhì)量氧化、脫C、腐蝕，尺寸變化和形狀畸變。

Fe-FeC3相圖左下角FeT/℃AFP1.1加熱的作用Fe-FeC3相圖左下角FeT/℃AFP441.2加熱方式①直接加熱（內(nèi)阻直接加熱）：不需加熱介質(zhì)如：電阻（垂融）、電磁波（感應(yīng)加熱）、低能粒子（激光加熱、電子束加熱）。②間接加熱（外熱源加熱）：通過加熱介質(zhì)，以對(duì)流傳導(dǎo)，輻射的方式向工件表面?zhèn)鬟f熱量：電阻爐、鹽浴爐、燃料爐。1.2加熱方式451.3傳熱方式金屬工件加熱在各類熱處理爐中進(jìn)行爐內(nèi)熱量的傳遞依靠輻射、對(duì)流、傳導(dǎo)這三個(gè)基本物理過程使工件升溫。1.3傳熱方式461.

熱傳導(dǎo)傳熱物質(zhì)無宏觀定向移動(dòng)，僅靠傳熱物質(zhì)原位質(zhì)點(diǎn)間的相互碰撞→熱能高—低傳遞。熱傳導(dǎo)過程的強(qiáng)弱以單位時(shí)間內(nèi)通過的等溫面的熱量——熱流量密度q表示

q=－·dT/dx(J/m2h)

—熱傳導(dǎo)系數(shù)（J/m·h·℃），單位時(shí)間內(nèi)，每米長度溫度降低1℃時(shí)，單位面積能傳遞的熱流量。dT/dx—溫度梯度

負(fù)號(hào)“－”表示熱流量方向和溫度梯度方向相反。材料影響：λ值：高合金鋼＜中、低合金鋼＜碳鋼溫度影響：

λ＝λ0（1＋bt）1.熱傳導(dǎo)材料影響：λ值：高合金鋼＜中、低合金鋼＜碳鋼472、對(duì)流傳熱發(fā)熱體工件（1）相互對(duì)流的粒子相遇時(shí)發(fā)生熱交換。（2）對(duì)流傳熱時(shí)單位時(shí)間內(nèi)加熱介質(zhì)傳遞給工件表面的熱量QC關(guān)系：QC=αcF（T介-T工）αC：對(duì)流給熱系數(shù)；F：熱交換面積，T介、T工分別為介質(zhì)和工件表面溫度℃流體轉(zhuǎn)移2、對(duì)流傳熱流體轉(zhuǎn)移48（3）影響對(duì)流換熱的因素流體流動(dòng)的動(dòng)力自然對(duì)流（PV/T=C）強(qiáng)制對(duì)流

流體的流動(dòng)狀態(tài)層流紊流紊流時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)比層流時(shí)大流體的物理性質(zhì)

熱導(dǎo)率大、比熱容大、密度大、粘度?。罜大固體表面形狀、大小和放置位置（3）影響對(duì)流換熱的因素紊流時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)比層流時(shí)大流體的493輻射傳熱通過加熱體在高溫下產(chǎn)生的電磁波（載體）來傳遞能量（輻射能（熱射線）波長為0.1~100μm,0.4～40μm?）。熱輻射波的發(fā)射能力可用比能流eb(物體單位時(shí)間內(nèi)由單位表面積輻射的能量)表示.T—物體絕對(duì)溫度，K，σ—斯式藩-鈹耳茲曼常數(shù)（≈5.67×10-8W/（m2·K4）應(yīng)用：一般高于700℃加熱時(shí)，主要靠輻射傳熱。以輻射傳熱為主加熱工件時(shí)，應(yīng)盡量使工作表面均勻的接受輻射熱，盡量避免遮熱現(xiàn)象。

eb=σT43輻射傳熱T—物體絕對(duì)溫度，K，σ—斯式藩-鈹耳茲504、綜合傳熱實(shí)際加熱時(shí)三種傳熱方式同時(shí)存在，依工作溫度，爐型結(jié)構(gòu)，加熱介質(zhì)的不同而以某一種傳熱方式為主。如箱式或井式電爐、鹽浴爐、煤氣爐等≥700℃加熱工件時(shí)，主要靠對(duì)流及輻射傳熱≤200℃低溫回火爐（鹽浴或空氣介質(zhì)）中則主要靠對(duì)流及傳導(dǎo)傳熱，在真空爐中主要靠輻射傳熱。4、綜合傳熱51同時(shí)考慮三種傳熱方式的稱為綜合傳熱，Q=Qc+Qr+Qcd(Qc、Qr、Qcd分別為對(duì)流、輻射、傳導(dǎo)傳熱的熱量)工件加熱時(shí)往往綜合考慮，Q=α∑（t介-t工）α∑綜合傳熱給熱系數(shù)（J/m2·h·℃），α∑=αc+αr+αcd同時(shí)考慮三種傳熱方式的稱為綜合傳熱，Q=Qc+Qr+Qc521.4熱處理加熱時(shí)間的確定1.加熱階段分為升溫，均溫和保溫三個(gè)時(shí)間過程。τh=τr+τs+τm

（τr、τs、τm

為升溫、均溫和保溫時(shí)間）保證：透熱、A組織轉(zhuǎn)變（幾秒）、碳化物溶解、A成分均勻化（1分種）或不平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變成平衡狀態(tài)。依據(jù)具體工藝.tT1.4熱處理加熱時(shí)間的確定tT532.工件加熱時(shí)間（透熱）的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：（1）以工件有效厚度為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式（實(shí)用）：工件有效厚度為H，指工件在傳熱最快方向上的最大截面厚度α為加熱系數(shù)，min/mm或s/mmK為裝爐修正系數(shù)，通常取1.0～2.02.工件加熱時(shí)間（透熱）的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式：54K值取值與堆垛方式相關(guān)K值取值與堆垛方式相關(guān)55工件有效厚度H的取值工件有效厚度H的取值56碳鋼和合金鋼在各介質(zhì)中的加熱系數(shù)（α值）

例：碳鋼直徑10mm空氣爐加熱需10分鐘，鹽浴爐5分鐘

合金鋼直徑10mm空氣爐加熱需15分鐘，鹽浴爐10分鐘碳鋼和合金鋼在各介質(zhì)中的加熱系數(shù)（α值）例：碳鋼直徑157（2）以工件幾何尺度為計(jì)算基礎(chǔ)的加熱時(shí)間計(jì)算式

薄件可以根據(jù)斯大爾基理論公式計(jì)算爐料升溫時(shí)間

c比熱容，ρ密度，α∑綜合給熱系數(shù)，V：工件體積。F：工件表面積，tg—爐溫，tin：工件開始溫度；t：工件終了溫度。

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法估算：τr=B·V/FB為加熱時(shí)間系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定，V--工件體積，F(xiàn)--工件表面積。（2）以工件幾何尺度為計(jì)算基礎(chǔ)的加熱時(shí)間計(jì)算式c比熱容，ρ58熱處理設(shè)備原材料零件尺寸及形狀加熱制度堆垛方式加熱溫度加熱速度保溫時(shí)間1.5影響零件加熱的因素

加熱規(guī)范熱處理設(shè)備加熱溫度加熱速度保溫時(shí)間1.5影響零件加熱的因素591、熱處理設(shè)備的影響：①

加熱設(shè)備的介質(zhì)(氣氛、鹽浴、真空)狀態(tài)；②

設(shè)備輸出功率大?。苓_(dá)到溫度范圍）；★③爐膛內(nèi)有效加熱區(qū)（根據(jù)預(yù)先測(cè)溫而假設(shè)的，能夠保證由給定熱處理工藝所要求的加熱溫度的裝料區(qū)域）范圍和溫度的均勻性。有效加熱區(qū)1、熱處理設(shè)備的影響：有效加熱區(qū)602、原材料影響

工件材料不同，加熱系數(shù)不同，如低碳鋼加熱時(shí)間短，高合金鋼加熱時(shí)間長。

2、原材料影響613、零件尺寸及形狀對(duì)加熱時(shí)間的影響τr=B·V/F3、零件尺寸及形狀對(duì)加熱時(shí)間的影響τr=B·V/F624、加熱制度的影響?！锪慵霠t的方式有四種①預(yù)熱加熱升溫②隨爐升溫③到溫入爐④高溫入爐①②③④Tt加熱溫度隨爐升溫到溫入爐4、加熱制度的影響。①②③④Tt加熱溫度隨爐升溫到溫入爐63預(yù)熱加熱升溫和隨爐升溫?zé)釕?yīng)力最小但耗時(shí)長高溫入爐節(jié)能的快速方法(易產(chǎn)生熱應(yīng)力)適用：φ＜400mm的中C合金鋼φ＜600mm中C鋼和低C合金鋼。

零件入爐的方式對(duì)熱應(yīng)力大小的影響加熱速度：①預(yù)熱加熱升溫＜②隨爐升溫＜③到溫入爐＜④高溫入爐熱應(yīng)力：①＜②＜③＜④①②③④Tt加熱溫度預(yù)熱加熱升溫和隨爐升溫?zé)釕?yīng)力最小但耗時(shí)長零件入爐的方式對(duì)熱應(yīng)645、堆垛方式工件的堆垛方式直接影響熱量的傳遞。所以，爐內(nèi)工件的堆垛方式不同，加熱修正系數(shù)K也不同。5、堆垛方式651.6鋼的加熱缺陷及控制（1）氧化（Fe被氧化）

（2）脫碳（C被氧化）

1.6鋼的加熱缺陷及控制661、氧化（Fe被氧化）

T＜150℃，氧化輕微，T↑，氧化加劇。爐溫T＜570℃，生成以Fe3O4為主的氧化膜氧化速度極小，氧化膜也不易繼續(xù)加厚，對(duì)鋼鐵性能無顯著影響，反而↑抗氧化性。T＞570℃時(shí)，生成以FeO為主的氧化膜，組織疏松，結(jié)構(gòu)簡單較厚的疏松多孔、易崩落的氧化皮。氧化皮不利作用：使鋼件尺寸↓，重量↓，表面粗糙度↑可使鋼件熱處理后產(chǎn)生軟點(diǎn)或硬度不足

1、氧化（Fe被氧化）672、脫碳（C被氧化）工件在加熱過程中表層的碳與介質(zhì)中的脫碳?xì)怏w（CO2、H2、O2、H2O等）相互作用，使表層含碳量降低的現(xiàn)象。也是材料的氧化過程，當(dāng)爐溫在700~850℃時(shí)易發(fā)生。加熱溫度越高，鋼中碳含量越高，越易脫C。C在鋼中的擴(kuò)散速度大于O∴鋼的脫C速度＞氧化速度，∴鋼在加熱時(shí)，其氧化層下面總存在一脫C層。

2、脫碳（C被氧化）68例如在強(qiáng)烈氧化性氣氛中加熱時(shí)，表面脫C與表面脫O同時(shí)發(fā)生工件表層自外→內(nèi)：

氧化皮脫C層半脫C層基體材料氧化皮脫C層半脫C層基體材料69脫碳不利作用：①使淬火工件的硬度和耐磨性↓↓，強(qiáng)度↓，特別是疲勞強(qiáng)度↓，使用中易發(fā)生早期失效，↓壽命。②脫C工件易形成淬火裂紋。無論是結(jié)構(gòu)件還是工模具，脫C都是不允許的。

脫碳不利作用：703、氧化脫C的控制（1）可控氣氛中無氧化加熱。O2、CO2、H2O為氧化性氣體H2、CO還原性氣體O2、CO2、H2O、H2脫C性氣體CO、CH4為增C性氣體N2中性氣體可控氣氛主要是以還原性或中性氣體為氣氛，有效地防止的氧化脫碳，并準(zhǔn)確控制碳濃度。3、氧化脫C的控制可控氣氛主要是以還原性或中性氣體為氣氛，有71（2）敞焰少無氧化加熱

利用煤氣作燃料時(shí)，燃料不完全燃燒實(shí)質(zhì)是產(chǎn)生CO還原性氣氛（3）在熔融浴爐中無氧化加熱控制浴槽的成份，使浴爐保持中性或還原性（脫氧）。常用的液體加熱介質(zhì)有鹽浴、金屬浴、玻璃浴等。（4）在真空中無氧化加熱（5）防氧化涂層在金屬表面敷以防氧化涂料，或防氧化膠帶紙，簡便易行，不受工件尺寸了限制，成本高。主要應(yīng)用于鈦合金、不銹鋼、超高強(qiáng)度鋼、熱鍛模等的局部表面防護(hù)。

（2）敞焰少無氧化加熱721.加熱規(guī)范的主要工藝參量是什么？對(duì)熱處理過程有何影響。2.影響加熱速度的因素有哪些？工件加熱時(shí)間如何確定？3.熱處理常用入爐方式的類型及應(yīng)用特點(diǎn)，從熱效率、加熱速度、熱處理應(yīng)力、氧化脫碳傾向等方面比較。4.大型井式爐中裝置風(fēng)扇的目的是什么？5.今有T8鋼工件在空氣爐中分別進(jìn)行950℃、830℃和450℃長時(shí)間加熱，試述加熱后表層緩冷的組織結(jié)構(gòu)，為什么？1.加熱規(guī)范的主要工藝參量是什么？對(duì)熱處理過程有何影響。73第二章退火與正火AnnealingandNormalizing第二章退火與正火AnnealingandNormal74零件的制造路線：坯料——鑄、鍛、焊等熱加工——熱處理——粗加工——熱處理——精加工預(yù)備熱處理退火或正火1.消除熱加工缺陷2.改善金屬加工成型性、切削加工性和熱處理工藝性零件的制造路線：坯料——鑄、鍛、焊等熱加工——熱處理—752-1鋼的退火T/°Ct/h緩冷退火定義將組織偏離平衡狀態(tài)的金屬或合金加熱—保溫—緩慢冷卻（爐冷或砂埋），達(dá)到接近平衡狀態(tài)組織熱處理工藝。2-1鋼的退火T/°C