|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
真空热处理加热滞后时间的研究
, O8 k5 l. V# _( m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。
. r$ E, n3 _* e+ J关键词：真空热处理；加热滞后时间
6 n6 N6 r: ?. M4 F# v( ?3 a) S
3 W) U$ V4 S# N% a1 前言 8 [, {2 u( h& K7 M( w
* z. B |# O' Y5 ?
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。 0 o. D8 q, n6 Z: P
/ _" l; p9 \" D2 C$ c5 z2 b+ S9 i2 影响加热滞后时间的主要因素 5 e* z z* |- ]. N8 T7 q4 y {6 U) o
) c) B) ]7 P7 \7 z
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。
( ^" |8 x, s. B4 L
% b# B3 Q+ D" `$ A! z% J! w4 q3 I, N2.1 加热温度的影响 3 u3 |$ Q+ v, l/ b6 a5 ?( O
7 ]8 `# i! e4 T8 g% g( B5 n, t) [
40CrMnSiMoVA超高强度钢在加热温度分别为920℃、900℃、870℃，试样尺寸为φ50mmX150mm，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。 ! }! d! T) ^5 z/ V1 m* j
2 h6 \. {/ n: ]( z4 r) @2 Thttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112622114421677801_chinacnw_com.jpg
1 ^% @' `* o4 P2.2 加热方式的影响 3 J7 H/ f5 a5 C$ o
: U2 B" z3 |$ n: w. Q' o
40CrMnSiMoVA超高强度钢在加热温度为920℃，试样尺寸为φ35mmX105mm，分装两层，如图2所示，且上、下两层的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，采用不同加热方式获得的加热曲线示于图3-图5。
# M" j; ?* y( K7 P' h, s" f6 u. p0 n' }' t1 k6 ?* i( n
http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112622114446677802_chinacnw_com.jpg; l* V" T, [8 W5 j
无论预热或不预热，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。
2 ^5 w8 m: O3 n! V/ C P2 k
0 _) b6 j' r* ihttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112622114480777803_chinacnw_com.jpg W# Y2 y C4 {4 q! N' b8 M
+ I0 g; F4 H5 }# Q- [& G0 c- o
' ?; n! G% G! I1 ]5 u' h3 f+ ehttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112622114492777804_chinacnw_com.jpg
- o2 \$ C1 [ K4 M. W. B
4 G( M5 H- k$ F/ i4 `5 F% A
0 ~& m2 H- r- B$ t3 `http://www.ourjx.com/attachment/godhelp/200511262211458777805_chinacnw_com.jpg
/ D$ f' s! l" x6 W4 f5 J. }/ n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。 - g+ P+ N- j$ O( g5 ?
- D c& L+ B f8 t
2.3 尺寸的影响 * I: Y" @1 d6 O/ ] Y7 y
8 g' N4 o5 y0 _+ I
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。 * H3 Z# m1 k/ v R
! z* N* i* u y' R7 mhttp://www.ourjx.com/attachment/godhelp/2005112622114537777806_chinacnw_com.jpg
. {0 T; h3 P, U- P6 ]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。 0 D8 P5 f" `$ T4 |4 [1 Z L9 P6 w
5 q0 e& w9 e) S. a3 加热滞后时间的确定
5 ?8 l* @0 s1 @9 j( H- C
' C. f6 R4 w" h; u& ~+ P2 [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。 & E9 M+ K: i& {2 `# b
5 R- a# ] ]$ T8 i
3.1 在工件上直接连接跟踪热电偶（实测法） - o2 H6 D6 C% C; w4 _
. ~+ B) `0 Y) Y" F" {
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。
# h! Y, Z) T9 c9 W, U1 {7 B; g9 p% q2 _
3.2 实际测定特定条件下的加热时间（模拟法） 1 X5 F# G' ]- h- N# y
/ T% }6 E% n0 {1 Q) Z+ l8 r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。
9 Z) H# | z& m. @& P0 V5 W! ?' P, F7 r' U. |# i* h! |
3.3 将空气炉的保温时间延长50%（经验法） # w! j+ \. a9 k+ e1 @: G' G
+ L. P% p( ~& s, d z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7.5X104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。
& r( Y$ A! ~( a' ]$ `4 B3 |& z" i* U7 h
4 结论 $ ^( K1 I* q! q: x. C6 N! i0 b
, w# l& B4 O. Y2 w+ {/ }' W（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。
6 l' @# P/ ?' S0 {; h（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。
4 q4 Y$ X0 k c4 i- }（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。
* {6 |; x: _% t% h9 C7 W% y: V9 M1 v3 ?6 U9 t
参考文献：
5 g( j3 ? t5 S8 U6 c［1］ 马登捷，韩立民6真空热处理原理与工艺〔%〕6北京：机械工业出版社，1984
4 z g* n/ I; g" v6 q［2］ 李贻锦，郭耕三译6真空热处理〔M〕6北京：机械工业出版社，1975 |
|
[复制链接]
发表于 2006-12-2 15:47:25