热处理炉复习参考

一、名词解释

1、热流:单位时间内由高温物体传给低温物体的热量叫热流，或热流量。用Q表示，单位为W,即J/S

2、耐火度：是耐火材料抵抗高温作用的性能，表示材料受热后软化到一定程度时的温度。

3、荷重软化点：是指在一定压力条件下，以一定速度加热，测出试样开始变形时的温度，当试样变形达到4%或40%的温度，称为荷重软化4%或40%软化点。

4、热导率：反应了物体导热能力的大小，它的物理意义在单位时间内每米长温度降低1℃时，单位面积能传递的热流量，用λ表示，单位为w/（m.℃）

5、传导传热：温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间的热能的传递过程，称为传导传热

6、辐射传热:物体间通过辐射能进行的热能传递过程

7、黑体：辐射能全部被吸收的物体称为黑体。

8、集肤效应：当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象。

9、邻近效应：两个通过交流电流的导体彼此相距很近时，则每个导体内的电流将重新分布，电流瞬时方向相反时，则最大电流密度就出现在两导体相邻的面，当导体内的电流瞬时方向相同，则最大电流密度将出现在两导体相背的一面，这种电流向一侧集中的现象叫临近效应

10、可控气氛：为了使工件表面不发生氧化脱碳现象或对工件进行化学热处理，向炉内通以可进行控制成分的气氛，称可控气氛

11、碳势：指一定成分的气氛，在一定温度下，气氛与钢的脱碳增碳反应达到平衡时，钢的含碳量。

12、温度梯度：物体（或体系内）相邻两等温面间的温度差△t与两等温面法线方向的距离△n的比例极限

13、氧势：指在一定温度下，金属的氧化和氧化物分解处于平衡状态时气氛中氧的分压或氧化物的分解压

14、热震稳定性：也叫耐急冷急热性，表示材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性能

15、单位表面负荷:元件单位表面积上所发出的功率，单位w/cm3，元件表面负荷越高，发出的热量就越多，元件温度就越高，所用的元件材料就越少。

16、露点：指气体中水蒸气凝结成水的温度

17、黑度：灰体的高度ε被定义为灰体的辐射力E与同温度下的黑体辐射E0之比

二、简答题

1、热处理电阻炉的设计步骤

答：1）炉型的选择2）炉膛尺寸的确定3)炉体结构设计4）电阻炉功率计算及功率分配5）电热元件材料的选择6）电热元件材料的设计计算7）炉用机械设备和电气、控温仪表的设计与选用8)技术经济指标的核算9）绘制炉子总图、砌体图、和编制电炉使用说明书等随机技术文件。

2、浴炉如何分类

答：按介质的不同可分为盐浴炉、碱浴炉、铅浴炉、油浴炉，按热源供给方式的不同可分为外热式和内热式两种。

3、热处理电阻炉功率的计算方法有哪两种。各有何特点

答：计算方法有热平衡计算法和经验计算法。1）热平衡计算法,是根据炉子的输入总功率应等于各项能量消耗总和的原则确定炉子功率的方法。2）经验计算法：a、类比法，与同类炉子相比较，当炉膛尺寸和炉体结构确定后，依据生产率、升温时间等方面的具体要求，与性能较好的同类炉子相比较，而确定新设计炉子的功率b、经验公式法，这种方法适用于周期作业封闭式电阻炉。

4、试述插入式电极盐浴炉和埋入式电极盐浴炉各自的优缺点

答：插入式电极盐浴炉电极从坩埚上方垂直插入熔盐，熔盐中插入的一对电极，通入低电压（6~17.5V）大电流（几千安培）的交流电，由熔盐电阻热效应，将熔盐加热到工作温度。

缺点：a、炉口只有2/3的面积能使用，其他被电极占据，效率低，耗电量大b、由于电极自上方插入，与盐面交界处易氧化，寿命短，电极损耗大c、电极在一侧，远离电极一侧温度低d、工件易接触电极，而产生过热或过烧。

埋入式电极盐浴炉将电极埋入浴槽砌体，只让电极工作表面接触熔盐，在浴面上无电极

特点:1）有效面积大，生产率高，热效率高，节能25%~30%2）炉温相对均匀，介质流动性好3）电极不接触空气，寿命长4）工件接触电极可能性小，废品率低。缺点：1）砌体与电极一体，不能单独更换电极，电极损坏时，浴槽也要相应更换，对于高温炉，则插入电极优势大2)形状复杂，不一焊接，砌护麻烦3)电极间尺寸不能调节，电极形状，尺寸，布置，要求高，功率不可调。

5、箱式电阻炉加热炉分类方法有哪些

答:箱式电阻炉按其工作温度可分为高温箱式炉（>1000℃）中温箱式炉（650-1000℃），低温箱式炉（<650℃）圆体箱式电阻炉

6、井式热处理电阻炉和箱式热处理电阻炉在确定生产率方面有何不同？

答：箱式电阻炉单位面积生产率指炉子在单位时间内单位炉底面积所能加热的金属质量。对于井式炉，炉底单位面积生产率是指其最大纵剖面的单位生产率，最大纵剖面=炉膛直×径炉膛有效高度

7、试述感应加热过程中，中、高频电流的特点及现象

答：1）集肤效应，当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象。2）邻近效应，导体内的电流的频率越高，导体间距越小，临近效应越显著。3）圆环效应，当交流电流通过环形导体时，电流在导体横截面上的分布将发生变化，此时电流仅集中在圆环的内侧。4）尖角效应，当感应器与工件间距的距离相同，但在工件尖角处的加热强度远较其他光滑部位强烈，往往会造成过热。

8、热处理的节能的途径有哪几个方面。

答：1）从设备入手，重点进行新型热处理设备的研制，推广，应用和进行旧设备的全面技术改造。2）推广节能热处理工艺及材料的研究与应用。3）热处理的生产的节能管理。

9、感应加热的基本原理与集肤效应。

答:感应加热的基本原理：当感应器（感磁导体）通过交变电流时，在其周围产生交变磁场，将工件放入交变磁场中，按电磁感应定律，工件内将产生感应电动势和感应电流，感应电流做功8，将工件加热。集肤效应，当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象称为集肤效应，当电流频率越高，集肤效应越显著。10、在选择使用热处理电阻炉时主要应考虑哪几个方面。

答：1、工件的特点，2、技术要求，3、生产量大小和作业制度4、劳动条件，5、炉子性能，6、其他，对车间厂房结构，地基，炉子建造维修，维护，投资等也周密考虑。

三、其他

砌筑热处理炉时需使用耐火材料、保温材料、炉用金属材料以及一般建筑材料。在建造和设计热处理炉是合理选用筑炉材料对满足热处理工艺要求，提高炉子使用寿命，节约能源，降低成本都有重要意义。

常用耐火材料：黏土砖、高铝砖、轻质耐火黏土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料等。

为减少炉子热传导引起的热损失，提高炉子的热效率，耐火层外需

砌一层保温材料。保温材料具有体积密度小，气孔率高，热容量小，热导率小等特点。工程上把λ值<0.25W/(m.℃)的材料称为保温材料。常用保温材料有：石棉，矿渣棉，蛭石，硅藻土，膨胀珍珠岩，岩棉以及超轻质耐火砖等。他们常以散料或制成制品使用，近些年来，新炉型不提倡使用散料。

炉用金属材料有哪些：炉外用金属材料和炉内用耐热钢，普通金属材料用作炉子的外壳金和构架：Q235A钢板，角钢，槽钢，工字钢。炉用耐热钢用作炉底板、炉罐、坩埚、料筐、炉辊、传送带、夹具、紧固件、电热元件及其引出棒等。

中温箱式电阻炉用于退火、正火、淬火、回火或固体渗碳等；高温~用于高速钢或高速合金钢模具的淬火加热，其结构与中温相似；低温~大多用于回火

中温井式炉适用于轴类等长形零件的退火正火淬火及预热等，与箱式炉相比装炉量少，生产效率低，常用于质量要求较高的零件，高温井式炉适用于合金钢、高速合金钢长杆件热处理；低温井式电阻炉最高工作温度为650℃，广泛用于零件的回火

常用电热元件材料及特点：铁铬铝：这类材料电阻率大，电阻温度系数小，功率稳定，耐热性好，抗渗碳，耐腐蚀，价格便宜，应用广泛。其缺点是塑形差，高温加热后，晶粒粗大，脆性大。镍铬系：高温加热不脆化，具有良好的塑性和焊接性便于加工和维修，抗渗氮，缺点是电阻率小，电阻温度系数较大，不抗硫蚀，价格昂贵。

纯金属：略

外热式真空热处理炉的结构特点和缺点，外热式真空炉结构简单，制造容易，容易密封，抽气量小，容易达到所要求的真空度，不受耐火、绝缘材料及电阻放气，不存在真空放点问题，工件加热质量高，生产安全可靠。但由于热源在炉罐外，热惰性大，热效率低加热速度慢生产周期长。由于炉罐材料高温强度所限，炉子尺寸小，使用温度低于1100℃，合金钢或耐热钢罐价格昂贵，不易加工，仅适用于合金的退火、真空除气、真空渗金属等

内热式真空热处理炉结构特点，内热式真空热处理炉是将整个加热装置及欲处理的工件均放在真空容器内，而不用炉罐的炉子。这类炉子的优点是：1、可以制造大型高温炉，而不受炉罐的限制；2、加热和冷却速度快，生产效率高。其缺点是:1、炉内结构复杂，电气绝缘性要求高；2、与外热式真空炉相比，炉内容积大，各种构件表面均吸附大量气体，需配大功率抽气系统；3、考虑真空放电和电气绝缘性，要低电压大电流供电，需配套系统。

现代真空电阻热处理炉都是内热式的，没有炉罐，整个炉壳就是一个真空容器，外壳是密封的，某些部位用水冷却。按其外形及结构分为立式、卧式、单室、双室和三室等。工件冷却方式分为自冷、负压气冷、负压油冷和加压气冷、高压气冷及超高压气冷等炉型。按热处理工艺可分为淬火炉和回火炉。有单功能的，也有多功能的。

可控气氛热处理炉的分类及特点

1可控气氛热处理炉的分类，有周期式和连续式之分。

周期炉：有井式炉和密闭箱式炉（又称多用炉）适用于多品种小批量连续生产，可用于光亮淬火、光亮退火、渗碳、碳氮共渗等热处理，连续炉：有推杆式，转底式及各种形式的连续式可控气氛渗碳生产线等，适用于大批量生产，可用于光亮淬火、回火、渗碳及碳氮共渗等热处理。2可控气氛热处理炉的特点：1、炉膛密封良好，2、炉内保持正压3、炉内气氛均匀4、装设安全装置5、炉内构件抗气氛侵蚀。