金属的加热与冷却

   日期:2024-09-13     来源:网络整理    作者:佚名     移动:http://app.1688ku.com/article/730054.html      >> 违规举报
核心提示:金属的加热与冷却金属热处理工艺就是将被处理的工件在一定的加热介质中加热到某一温度,保温一定的时间,然后以适当的冷却速度冷却,获得需要的组织结构来满足工件的使用性能要求。预热加热,即工件先在已升温至较低温度的炉子中加热,到温后转移至预定工件加热温度的炉中加热到工件所要求的温度。

金属的加热与冷却

金属热处理工艺就是将被处理的工件在一定的加热介质中加热到某一温度,保温一定的时间,然后以适当的冷却速度冷却,获得需要的组织结构来满足工件的使用性能要求。可见,加热和冷却是热处理过程中的两个重要环节,是赋予工件所需性能的手段。

加热速度的确定

大部分金属材料冶炼、浇注、热加工之后要进行热处理,热处理的第一道工序就是加热。加热对工件热处理质最有直接影响。工件的加热状态取决于加热速度、加热温度、加热时间及加热方式等,因此,在热处理时对加热参数有一定的要求。

钢的加热速度通常是指在加热时,单位时间内其表面温度升高的度数,单位为℃/h或℃/min。有时也用加热单位厚度钢件所需的时间( min/cm)或单位时间内加热钢件的厚度(cm/min)来表示。

生产中,为了提高生产率1688库移动站,总是希望工件加热速度尽可能地快,提高炉子生产率,减少氧化、脱碳,降低单位燃料消耗量,所以快速加热是提高炉子各项指标的重要措施。但在生产实践中,加热速度受到技术上可能达到的加热速度及具体工件所允许的加热速度两个因素的限制。

加热设备的类型及功率的影响

热处理中使用的加热设备不同热金属快速冷却,加热速度也不同。浴炉加热速度大于箱式炉中的加热速度(大约快倍),而火焰炉的加热速度又大于电炉(大约快1/3),对于同-类型设备来说,其功率愈大,即单位时间可以供给的热量愈多,其加热速度也愈大。此外,感应加热及穿透电流加热要比一般热处理炉的加热速度快得多。

工件的影响

在加热过程中如果加热速度控制不当,造成工件的内外温差过大,工件的内部产生较大的热应力,从而使工件出现变形甚至产生裂纹。对厚大工件来说,不仅受炉子给热能力的限制,而H还受到钢件本身所允许的加热速度的限制,这种限制可归纳为在加热初期断面上温差的限制,在加热末期透烧程度的限制和因炉温过高造成加热缺陷的限制"。

加热初期断面上温差的限制

在加热初期,钢件表面与中心产生温度差。表面的温度高,热膨胀较大;中心的温度低,热膨胀较小。而表面与中心是一个不可分割的金属整体,所以膨胀较小的中心部分将限制钢件表面的膨胀,使钢件表面受到压应力;同时,膨胀较大的表面部分将强迫中心部分一起膨胀,使中心受到拉应力。这种应力称为热应力。从断面上的应力分布可以看出, 在表面与中心处的热应力都是最大的,在表面与中心之间的某个位置上的金属则既不受到压应力也不受到拉应力。

加热速度愈大,内外温差愈大,产生的热应力也愈大。当热应力在钢的弹性极限以内时,对钢的质量没有影响,因为随着温度差的减小和消除,应力会自然消失。当热应力超过钢的弹性极限时,钢件将发生塑性变形,当温度消除后所产生的热应力不能完全消失,即为残余应力。如果热应力再大,超过了钢的强度极限时,过锅的弹性般限时,就会破裂。这时热应力对钢件中心的危害性更大,因为中心受的是拉应力,一般钢的抗拉强度远低于其抗压强度,所以中心的热应力容易造成内裂。

如果钢的塑性好,即使在加热过程中形成很大的内外温差,也只能引起塑性变形,以任意速度加热,都不会因热应力而引起钢件开裂。如果钢的导热性好(导热系数大),则在加热过程中形成的内外温差就小(因△t=qS/2λ),加热时所引起的塑性变形或开裂的可能性较小。低碳钢的导热系数大,高碳钢和合金钢的导热系数小,因而高碳钢和合金钢在加热时容易形成较大的内外温差,而且这些钢在低温时塑性差,所以在刚入炉加热时,容易发生因热应力而引起的开裂。

如果被加热工件的断面尺寸较小,则加热时形成的内外温差也较小;断面尺寸大的工件,因加热时形成较大的内外温差,容易因热应力而导致钢件变形或开裂。

根据上述分析,可知:

(1)在加热初期,限制加热速度的实质是减少热应力。加热速度愈快,表面与中心的温度差愈大,热应力愈大,这种应力可能造成钢件的变形和开裂。

(2)对于塑性好的金属,热应力只能引起塑性变形,危害不大。因此,对于低碳钢温度在500 ~ 600C以上时,可以不考虑热应力的影响。

(3)允许的加热速度还与金属的物理性质(特别是导热性)、几何形状和尺寸有关,因此,对尺寸较大的高碳钢和合金钢工件加热要特别小心热金属快速冷却,而对薄材则可以任意速度加热。

加热末期断面上透烧程度的限制

加热末期,钢件断面仍然可能存在温差。加热速度愈大,则形成的内外温度差愈大,往往限制钢件加热末期的加热速度。但是,实际和理论都说明,降低整个加热过程的加热速度是不可取的。因此hao123,往往在快速加热后,为了减小温差可以降低加热速度或保温,以求得内外温度均匀。

上述的两个温度差( 加热初期为避免裂纹和开裂所允许的内外温差和加热末期因烧透程度要求的内外温差)都对加热速度有所限制。一般 低碳钢大都可以进行快速加热而不会给产品质量带来影响。但加热高碳钢和合金钢时,其加热速度就要受到一些限制,高碳钢和合金钢在500~600C以下时易开裂,故限制加热速度。

加热方式的影响

加热方式有随炉加热、预热加热、 到温入炉加热和高温人炉加热等几种加热方式。随炉加热,即工件装人室温的炉膛内后,随着炉子升温而不断加热。预热加热,即工件先在已升温至较低温度的炉子中加热,到温后转移至预定工件加热温度的炉中加热到工件所要求的温度。

到温入炉加热金属的加热与冷却,又称热炉装料加热,即先把炉子升到工件要求的加热温度,然后再把工件装炉加热。

高温入炉加热,即工件装入比工件要求的加热温度高的炉内进行加热,直至工件达到要求的温度。

四种加热方式,主要体现在加热速度不同,它们的加热速度按由慢到快的加热方式为:随炉加热,预热加热,到温入炉加热和高温入炉加热。

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