真空热处理加热滞后时间的研究

真空热处理加热滞后时间的研究 << 有色金属表面微弧氧化技术评述 | Visual LISP开发三维圆柱螺旋线程序 >>         发布日期：2006-6-6 19:18:58发布者：[佚名]来源：[转载] 字体：大中小       窗体顶端 输入您的搜索字词 提交搜索表单   窗体底端   摘　要：简要介绍了真空热处理加热滞后时间的计算方法，为准确、合理地确定真空热处理加热保温时间提供了理论基础。关键词：真空热处理；加热滞后时间分类号：TG156．95　文献 标识 采样口标识规范化 下载危险废物标识 下载医疗器械外包装标识图下载科目一标识图大全免费下载产品包装标识下载 码：A文章编号：0254－6051（2000）01－0038-02 ZHANG Shan-qing（Beijing Research Institute of Aeronautical Materials，Beijing 100095，China） Abstract：The article briefly introduces a calculating method of vacuum heat treatment thermal hysteresis time，to accurately and reasonablely decide vacuum heat treatment heating and holding time．Key words：vacuum heat treatment；thermal hysteresis time▲ 1　前言 真空热处理以辐射加热为主，其特点是炉膛升温速度比工件升温速度快得多。一方面由于炉膛的隔热 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 大多采用石墨毡和陶瓷纤维，这类材料的热容量小，保温性能好，因此，炉膛的热惯性小，升温速度快。另一方面，由于炉内气体极为稀薄，加热元件对工件的传热方式以辐射传热为主，对流传热作用极其微弱，所以，工件的升温速度很慢。故存在加热滞后时间的问题。真空热处理加热保温时间实际上是由以下两部分组成的，一是工件透烧时间(即温度均匀化时间，也就是我们所讨论的加热滞后时间；，二是组织转变的时间。任何方式的热处理加热保温时间实际上均是由这两部分构成的，只不过由于真空热处理的加热方式很特殊，所以使第一部分(即加热滞后时间)成为比较突出的问题。 2　影响加热滞后时间的主要因素 影响工件在真空炉中加热滞后时间的因素有工件的材料、尺寸、形状和表面光亮度，以及加热温度与加热方式、装炉量与装炉方式等。本试验是在WZC-30G真空炉上进行的。2.1　加热温度的影响40CrMnSiMoVA超高强度钢在加热温度分别为920℃、900℃、870℃，试样尺寸为φ50mm×150mm，仅装1件试样，且跟踪热电偶插在试样心部的试验条件下，采用的加热曲线示于图1。由于加热元件的辐射能量与其绝对温度的四次方成正比，因此，温度越高，辐射效率越高，工件的加热滞后时间也就越短，工件的升温速度也就越快。 图1　40CrMnSiMoVA超高强度钢不同加热温度的加热曲线 2.2　加热方式的影响40CrMnSiMoVA超高强度钢在加热温度为920℃，试样尺寸为φ35mm×105mm，分装两层，如图2所示，且上、下两层4号试样的上部与外表面分别固定一支跟踪热电偶。每层7件，共重10kg的试验条件下，彩不同加热方式获得的加热曲线示于图3～图5。 图2　试样在料筐内摆放的俯示图 图3　40CrMnSiMoVA钢直接加热曲线1.炉温　2.下层外部试样温度　3.上层外部试样温度4.下层心部试样温度　5.上层心部试样温度 图4　40CrMnSiMoVA钢预热一次加热曲线(预热为850℃×30min)1.炉温　2.下层外部试样温度　3.上层外部试样温度4.下层心部试样温度　5.上层心部试样温度 图5　40CrMnSiMoVA钢预热二次加热曲线(预热分别为700℃×30min与850℃×30min)1.炉温　2.下层外部试样温度　3.上层外部试样温度4.下层心部试样温度　5.上层心部试样温度 无论预热或不承热，试样的升温速率均滞后于炉膛的升温速率；中心试样的升温速率滞后于外部试样的升温速率。采取预热方式，可减少工件截面上的温差以及工件与炉膛之间的温差，在其后的升温过程中，使工件的温度很快接近炉温，有利于减少热应力和变形。根据真空加热的特点，导热性差的不锈钢、高温合金等材料和含碳量高于0.4%的结构钢、工模具钢等，截面厚度变化大或者有尖角及形状复杂的工件，硬度＞35HRC的工件，为减少变形与开裂的危险，都应采取预热方式进行加热。加热温度低的，可采取650～700℃预热一次；加热温度高的可采取650～700℃和850～900℃二次预热。预热时间应保证工件有效截面达到加热温度，一般取保温时间的0.5～1倍，或者通过实测来决定。2.3　尺寸的影响40CrMnSiMoVA钢不同尺寸试样的单件加热曲线(加热温度为920℃)示于图6。图6表明：直径越大，加热滞后时间就越长。因此真空热处理时，不同尺寸或形状的工件不宜混装在一起进行加热。需要混装时，应以有效厚度最大的工件到温为准，确定加热时间。比较图3与图6可以看出：装炉量大的加热滞后时间比装炉量少的加热滞后时间长，因此，装炉量应适当，尽量散放，以减少工件加热时的互相屏蔽，使加热更均匀。 图6　40CrMnSiMoVA钢不同尺寸试样的单件加热曲线1.炉温　2.φ20mm×60mm　3.φ35mm×105mm4.φ50mm×150mm 3　加热滞后时间的确定 由于工件在真空中加热的升温速率比在箱式空气炉中加热慢，比在盐浴炉中加热更慢，因此，不能沿用空气炉或盐浴炉的加热时间做为真空热处理的加热时间。只有在确定加热滞后时间后，再加上常规的组织均匀化时间，才可最终确定真空热处理的加热时间。加热滞后时间的确定办法如下所述。3.1　在工件上直接连接跟踪热电偶(实测法)这种办法可以准确地指示工件到温时间，即可准确地测定工件的加热滞后时间。它适用于在室温下装出炉的单室真空炉中进行的真空退火、真空回火和真空正压气淬等工艺。3.2　实际测定特定条件下的加热时间(模拟法)实际测定几种具有代表性的工件厚度、加热温度、装炉量与装炉方式等的加热曲线，测定出相应的加热滞后时间。以后在生产中，根据工件的材料、厚度、加热温度、装炉方式与装炉量等因素来选用条件最相近(就高不就低)的实测加热曲线，确定加热滞后时间。3.3　将空气炉的保温时间延长50%(经验法)如果没有实测的加热曲线可供选用，那么，将空气炉的保温时间延长50%，作为对工件的加热滞后时间的补偿。如果工件是在7.5×104Pa以上的充气压强下进行加热，则视同在空气中进行加热，时间不需补偿。 4　结论 (1)　影响工件在真空炉中加热滞后时间的因素主要有加热温度、加热方式、装炉量及装炉方式等。(2)　真空热处理加热滞后时间的确定，可采用实测法、模拟法和经验法。(3)　只有准确、合理地确定真空热处理加热滞后时间，才能保证真空热处理的工件质量满足相关技术文件的要求，而且可以提高经济效益。■ 作者简介：张善庆(1966—)，男，浙江人，工程师，主要从事航空材料及真空热处理研究工作,发表论文10篇，曾获部级科技进步一等奖和二等奖各一项。作者单位：张善庆（北京航空材料研究院，北京　100095） 参考文献： ［1］　马登捷，韩立民．真空热处理原理与工艺〔M〕．北京：机械工业出版社，1984．［2］　李贻锦，郭耕三译．真空热处理〔M〕．北京：机械工业出版社，1975．   继续阅读