第一单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．常用耐火材料有（粘土砖、高铝砖、耐火混凝土制品及各种耐火纤维），它们的最高使用温度分别为
（1350℃、1500℃、600~1460℃、1100~1600℃）。
2．荷重软化开始点是指在一定压力条件下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形量为0.6% 的温度。 a.0.2% b.0.6% c.1.2%
3．抗渗碳砖是Fe2O3含量a的耐火材砖。 a.＜1% b.＞1% c.＞2%
4．常用隔热材料有（硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉以及珍珠岩制品），其中最低使用温度及材料是石棉、 500℃。
5．传热的基本方式有传导、对流、辐射，综合传热为同时具有两种或两种以上的单一传热。
6．电阻丝对炉墙的传热是 b ，炉墙对车间的传热是 b ，电阻丝对炉墙对车间的传热包括了e ，通过炉墙的传热是 a ，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）的是h 、
热阻较大的是k ；燃气对工件的传热是 b 。
a.传导
b.对流+辐射
c.辐射+传导
d.辐射
e.辐射+传导+对流g.传导+对流h.电阻丝对炉墙的传热i.炉墙对车间的传热k.通过炉墙的传热
7．影响“黑度”的因素有b 、d、e、g、f 。
a.时间
b.表面粗糙度
c.传热面积
d.温度
e.物体的材料
f.物体的形状
g.物体的颜色
h.角度系数
8．增强传热（含炉温均匀性）有a、s、d、g、h、k、n、o，削弱传热有d、e、f、i、j、l、m、p 。
a.加大温差
b.增加传热面积
c.增加风扇
d.加大气孔率
e.减小热导率
f.增加隔板
g.增加导风系统
h.箱式炉膛改圆形炉膛
i.圆形炉膛改箱式炉膛
j.炉壳外刷银粉比砖墙或一般金属外壳
k.增加黑度（如工件或炉壁表面涂覆高黑度磷化处理层或CO2红外涂料）
l.降低黑度
m.工件表面不氧化（真空、可控、保护、中性气氛加热）比工件表面氧化
n.高速燃气烧嘴比低速燃气烧嘴
o.燃气炉比空气炉
p.空气炉比燃气炉
二、是非题
1．荷重软化开始点与最高使用温度基本相等或比较接近（是）。
2．重质砖、轻质砖可以是同一种原材料制成，热导率相同（非）。
3．耐火材料中Al2O3含量越高，其使用温度也越高（是），其颜色也越白（是）。
4．工程上把导热系数小于0.23 W/(m·℃)的材料称为隔热材料（是），其热导率低，热阻大，削弱传热（是）。主要是气孔率高、比重轻，发挥了空气是不良导体的作用（是），其使用温度高于耐火材料（非）。
5．传热量与温差成正比（是）、与传热面积无关（非）、与传热时间无关（非）、与传热系数成正比（是）。
6．低温传热以辐射传热为主（非），中温特别是高温以对流传热为主（非）。
7．普朗克定律是黑体单色单一波长的辐射力（是），工程计算时计算的是黑体的全辐射力，而不是黑
体的单色辐射力（是）。
8．两物体之间加一隔板可以减少对流传热（非），两物体之间加一隔板可以减少辐射传热（是），隔
板的黑度越小，传热量越少（是）。
三、简答题
1．比较重质砖、轻质砖以及硅酸铝耐火纤维的主要性能，说明它们在热处理炉中的应用及应注意的
问题。试选择电阻丝搁板所用材料，并说明选择的依据。
答：重质砖使用温度高于同材质的轻质砖，硅酸铝耐火纤维兼有耐火及保温性能，新型耐火纤维的使
用温度高于重质砖。重质砖多在炉底支撑砖，轻质砖多用于炉侧墙或炉顶，硅酸铝耐火纤维使用温度不要
过高以防损坏。电阻丝搁板通常选择高铝砖或刚玉材料，并说明选择的依据。
2．比较三种基本传热方式的异同。
答：三种传热均与温差、传热面积、传热系数、传热时间成正比。不同的材料的传热系数差别很大，
对流传热还与流体的流速、温度、黏度有关，辐射传热还与材料的黑度、角度系数、表面粗糙程度有关。
3．写出单层稳定态传导传热计算公式。
答：φ = S t t λδ
)
(21- 或 q = λδ)(21t t -
4．有一双层炉墙，第一层是重质耐火粘土砖厚113mm ，第二层为硅藻土砖厚230mm ，炉墙内表面温
度为950℃，炉墙平均散热面积为2m 2，试求通过炉墙的散热损失。
答：根据我国部颁标准，当环境温度为20℃时、工作温度为700～1000℃的电炉，炉壳温升为≤50℃。
预先假设炉墙外表面温度为50℃，则
t 1－ t 3 = 900 ℃ 且δ1 = 0.113m δ2 = 0.230m
为计算各层炉衬材料的导热系数，还需假设t 2 = 900℃。则轻质耐火粘土砖的导热系数λ1为：λ1=
0.698+0.64×310-t 均1= 0.698 + 0.64×310-2
900950+= 1.29〔W/(m 〃℃)〕 硅藻土砖的导热系数λ2为： λ2= 0.104 + 0.232×310-250
900+ = 0.214〔W/(m 〃℃)〕
将求得的λ1和λ2代入公式，就可求得比热流量。
q = 214.0230.029.1113.050950+-= 774.5（W/m 2
） 验算交界面温度t 2
t 2 = t 1－ q 11λδ = 950－ 774.529
.1113.0 = 882 ℃ 与原假设误差为 900
882900-≈ 2% 误差小于5%，故原假设可用。
验算炉墙外表面温度t 3略
最后就可以求出2m 2炉墙的传导热损失量φ = q 〃S = 774.5×2 = 1549 （W ）。
5．写出黑体及灰体全辐射力公式。
答：E b = ?∞0λλd E b = C b 4100??
? ??T φ=ES = εC b 4100??
? ??T S C b 黑体的辐射系数，φ灰体或实际物体的辐射力，ε灰体或实际物体的黑度。
6．根据被加热工件黑度的不同，比较普通加热炉与真空炉对工件的加热速度（即炉膛对工件的辐射
热交换量）。另一种比较，当工件散放的表面积比堆放的表面积增加1倍时，炉膛对工件的辐射热交换量的
增减倍数是＞1、＜1、＝1？为什么？
答：普通炉加热时工件有氧化，工件表面黑度大，而真空加热工件表面黑度小，加热速度慢于普通炉。
当工件散放的表面积比堆放的表面积增加1倍时，炉膛对工件的辐射热交换量的增减倍数是＜1，主要原因
参见例1-4，S 1虽然增加了一倍，但φ12不是1而是小于1。
7．有一浴炉，浴面面积为0.5m 2，试比较其在1200℃、540℃时的热损失。
答：φ=ES = εC b 4100??
? ??T S =0.89×5.675.010*********???? ??+ = 118.78(kW) φ=ES = εC b 4100??
? ??T S =0.74×5.675.010********
???? ??+ = 9.165 (kW) 8．说明影响对流换热系数的因素，比较铅浴、盐浴、空气的加热速度以及盐浴、水、空气的冷却速
度，为什么？
答：对流传热与流体的流速、流体性质（层流、紊流）、温度、黏度、密度有关，铅、盐、水、空气的密度有较大差异，密度大者的加热速度以及冷却速度均大于密度小者。
第二单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．热平衡计算法中热量支出项目有加热工件的有效热、炉衬散失的热、炉墙积蓄的热量、通过炉门和缝隙溢出热气损失的热量、炉门和缝隙辐射出的热量、炉内工夹具、支架等所消耗的热量、加热可控气氛所需的热量、其它热损失。
连续加热炉不考虑哪项热量支出炉墙积蓄的热量，炉子热效率表达公式为η=Φ效/Φ总。
2．金属电热元件加热的高温电阻炉的最高工作温度一般是1200℃，非金属电热元件加热的高温电阻炉的最高工作温度是1350℃。
3．电热元件数目及元件电阻值相同，相电压相同时，?接法的功率是Y接法的a 。
a.3倍
b.1/3倍
c.1倍
4．电阻炉低、中、高温度的划分是d 、b 、 a ，对应炉型号表示方式为g 、
h 、i 。a.＞1000℃b.650℃～1000℃c.≦650℃d.≦550℃e.12 f.13 g.6 h.9 i.12或13
5．电阻炉中常用的电热元件材料有a,b ，0Cr25Al5优于Cr20Ni80的原因f,g,I,k,n 。
a.铁铬铝系
b.镍铬系
c.石墨
d.碳化硅
e.二硅化钼
f.合金及贵重合金质量分数低
g.电阻率高
h.电阻率低
i.W允高J.W允低k.工作温度高l.工作温度低m.电热元件长方便布置n,电热元件短便于布置6．高温电阻炉使用的电热元件材料有c,d,e,f,g 。
a.铁铬铝系
b.镍铬系
c.石墨
d.碳化硅
e.二硅化钼
f.钨或钼
g.高温高电阻合金
二、是非题
1．电阻炉主要缺点是高温性较差，大功率受到供电的限制（是）；热效率低、控温精度低也是其缺点（非）；但其结构简单紧凑、便于采用可控气氛、自动化、生产效率和生产质量高，劳动条件好，对环境污染较小（是）。
2．低温井式电阻炉炉顶安装有电风扇（是），而中温井式电阻炉炉顶一般不安装电风扇（是）。一般箱式电阻炉顶部安装电风扇（非），大型或较大型箱式电阻炉炉顶安装电风扇（是）。
3．电热元件表面温度越高，W允越高（非）；炉侧比炉底W允高（是）；加装风扇W允高（是）；维修困难的位置（炉底、炉罐）W允越高（非）；带状电热元件的散热条件好于螺旋形线状电热元件（是）。
4．与三角形接法相比，当功率、电热元件材料相同时，星形接法电阻丝直径大寿命长、长度短易于安装和布置（是），电热元件用量（质量）也少（非），实际应用中多使用星形接法（是）。
5．铁铬铝系材料的主要缺点是塑性较差，且高温加热后晶粒粗大、性脆、维修困难。但是其电阻系数大，电阻温度系数小，使用温度高，镍铬合金用量少价格便宜（是）。
6．镍铬系合金塑性、韧性好，具有良好的加工性能，维修方便，高温结构强度高，电热元件易于保持要求的形状和尺寸，易于安装和维修，适用于安装和维修电热元件困难的电阻炉中（是）。
7．渗碳废气火苗短且外缘呈淡蓝色，有透明感，表明渗碳剂供量不足或炉子漏气（是）。
8．用圆形炉膛比箱式炉膛的炉外壁表面积、散热量、温度及能耗均降低（是），但圆形炉膛对工件均匀传热效果不如箱式炉膛（非）。
三、名词解释、简答题
1．W允、敞露型、封闭型。
答：在计算电热元件尺寸时，表面负荷率应有一个允许的数值，称为允许表面负荷率W允。炉侧墙电热元件为敞露型，炉底、有罐、服饰管电热元件属于封闭型。
2．举例说明影响W允的三个主要因素并解释之。
W允的确定与元件的材料、工作温度、散热条件等因数有关。如0Cr25Al5比CR20Ni80高，为防止电热元件烧坏，电热元件表面温度越高，W允不能高了。散热条件好，不易烧坏电热元件，故W允可以取高些。
3．说明低温井式电阻炉的结构特点、结构的作用及选用，比较低温井式电阻炉与中温井式电阻炉结构。
答：低温井式电阻炉的结构特点有电风扇、料框、导风装，为了增加低温的对流传热。低温退火、低温回火、时效均可以选用低温井式电阻炉。中温井式电阻炉结构无电风扇、料框、导风装臵，多用于退火、淬火。
4．比较井式气体渗碳炉与低温井式电阻炉结构的异同，比较两者电风扇作用的主次。
答：均有电风扇和料框，炉体结构相同。低温炉的炉盖在炉面以上，渗碳炉的炉盖在炉面以下，低温炉料框既有导流作用，又有防止电热元件对工件直接辐射造成工件局部过热的作用，渗碳炉的马弗罐是个密封罐。渗碳炉电风扇主要作用是增加渗碳气氛的流动以使气氛均匀，低温炉电风扇主要作用是增加炉气的对流以使炉温均匀。
5．根据热平衡计算法，说明如何提高电阻炉的热效率？试提出改造、维修、提高电阻炉性能的措施。
答：1. 减少炉衬散失的热，使用低导热系数的筑炉材料。2.减少炉墙积蓄的热量，一是使用低导热系数的筑炉材料，二是采用连续式作业。3.减少炉内工夹具、支架等所消耗的热量，使用耐热钢材料制作工装夹具及支架。4. 减少通过炉门和缝隙溢出热气损失的热量、炉门和缝隙辐射出的热量，增加炉体及炉门的密封性。
使用耐火纤维替代耐火砖，使用耐火纤维贴在炉墙内侧或炉墙外侧，增加炉体及炉门的密封性，尽量使用电风扇，使用带状电热元件等。
6．45kW 低温井式电阻炉，选用0Cr25Al5线状电热元件，供电电压为380V ，试计算电热元件的尺
寸及结构尺寸（绘出炉型及电热元件结构尺寸的布置草图）。选择另一种接线方法进行设计。
答：参考例2-1，采用星形接法，相电压为220V ，低温炉W 允取40-50kw/m 2
，电阻丝直径4.0mm ，总长
度约3×27=81m 。
采用三角形接法，相电压为380V ，低温炉W 允取40-50kw/m 2，电阻丝直径3.0mm ，总长度约3×47=141m 。
7．有一箱式电阻炉，炉膛尺寸为1200×900×850mm ，最高工作温度为950℃，试用经验法确定炉子
所需要的功率并分别设计两种线状0Cr25Al5、Cr20Ni80电热元件的基本尺寸和在炉膛侧墙的布置（绘出草
图）。当电阻丝的功率、位置一定时，说明影响电阻丝长度的四个因素及原因。
答：1.炉膛体积（，1.2×0.9×0.85=0.92m 3）对应炉子功率见图2-14约90KW ，0Cr25Al5电热元件的
基本尺寸和在炉膛侧墙的布臵,参见例2-2。
Cr20Ni80，采用星形接法，相电压为220V ，W 允取8kw/m 2， d = 322212104允W U p t πρ?= 32262128
22014.3102.130104??????-≈10.5 （mm ） 每相电热元件长度L 和总长度L 总：
L = 9210-?t
p S U ρ = 9622104102.1305.1014.3220--??????= 116（m ） L 总 = 116×3 = 349 （m ）
电热元件的布臵提示，因电阻丝很长，布臵时要增加电阻丝的排数方能布臵的下。
8．设计一台炉膛尺寸为1000×500×400，最高工作温度为1200℃的箱式电阻炉。设计出该炉的功率、
炉体结构、电热元件尺寸及电热元件在炉门炉底炉侧墙炉后墙的布置。
答：提示，1.注意炉温、电热元件材料、炉底侧墙所对应的W 允，2.可以考虑炉底、两炉侧墙、炉门
及炉后墙各占总功率的1/4。
第三单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．盐浴炉对环境污染的形式有 盐蒸气 ， 残盐 ，残盐对工件表面有 腐蚀 作用，特别是 硝盐 盐，
需对残盐进行 清理 。
2．浴炉中加热速度最快的是 铅 浴炉、其次是 盐 浴炉或 碱 浴炉、最慢的是 油 浴炉，原因是
主要是在对流传热和传导传热时，传热介质的密度越大传热量也越大 。
3．电极盐浴炉的发热体是 f,h ，常用电极材料是 e,g ；外热式浴炉的发热体是 b,c ，电发热体材料
是 b,e 。
a.固态的盐
b.合金电阻丝
c.燃料
d.低碳钢
e.不锈钢
f.液态的盐
g.石墨
h.熔盐
4．侧埋式电极盐浴炉的电极间距为炉膛尺寸的c ；炉膛宽度受限最大的是h ，其次是g 。
a.高
b.长
c.宽
d.外热式电阻加热浴炉
e.内热式电阻加热浴炉
f.插入式电极盐浴炉
g.顶埋式电极盐浴炉
h.侧埋式电极盐浴炉
5．中、高温顶埋式电极盐浴炉的电极端部的间距一般为d 。
a.炉膛宽
b.炉膛长
c.50～100mm
d.65～130mm
e.＞230mm
6．高温浴炉用盐主要是 b ，中温浴炉用盐主要是 c ，低温浴炉用盐主要是a ，三硝、二硝、NaCl、BaCl2、NaOH使用温度（℃）范围分别是 e 、d 、g 、 f 、h 。
a.硝盐
b.钡盐
c.钠盐
d.150~550
e.140~260
f.1100~1350
g.850~1100
h.350~700
二、是非题
1．电极盐浴炉热容量大以及电磁搅拌作用，可使温度的波动小，容易实现恒温加热（是）。
2．盐浴炉主要是作为加热设备，也可作为等温淬火的冷却设备（是），但不能用于分级淬火（非）。盐浴炉既适合小工件的等温退火、球化退火或索氏体处理（是），也适合大工件的等温退火、球化退火或索氏体处理（非）。电极盐浴炉高温性好（是），但高温以加热小工件为主（是）、不能加热大工件（是）。电阻加热浴炉高温性好（非），可用于较大工件的回火加热（是）或等温淬火或分级淬火冷却（是）。
3．插入式电极盐浴炉结构简单，砌筑方便，电极容易更换，电极间距可随意调节（是）；其主要缺点是炉膛利用率低，且增加了热损失（是）；坩埚内熔盐温度均匀性优于埋入式电极盐浴炉（非）；电极易出现缩颈现象，使寿命降低（是）。
4．电极盐浴炉，炉膛有效空间的大小和利用率是，顶埋式＞侧埋式＞插入式（是）。
5．插入式电极盐浴炉所配变压器可以直接用于埋入式电极盐浴炉（非）；插入式电极盐浴炉所配变压器经改接降低电压后可用于埋入式电极盐浴炉（是）。
6．浴剂选用恰当，可避免熔点过低而使浴剂的蒸发量过大，并减少热损失（是），同时需要注意浴剂的毒性作用（是）。
三、简答题、设计题
1．热处理浴炉的浴剂有哪几种？最常用的浴剂是哪一种？为什么？应用范围更广的是电极盐浴炉还是电阻加热浴炉？为什么？。
答：铅浴、碱浴、盐浴、油浴，最常用的是盐浴，高、中、低温性均好。电极盐浴炉高温性好，电阻加热浴炉主要是低温性好。
2．从加热介质、发热体、加热方式、性能（炉温高低、加热速度、温度均匀性等）与应用（适用工艺、工件大小等）方面，比较电极盐浴炉、电阻加热浴炉、箱式电阻炉、井式电阻炉突出的优缺点。
答：电极盐浴炉高中低温性均好、加热速度快、炉温均匀性较好、工件氧化脱碳少、除能进行多种加热工艺外还可进行冷却工艺，高温炉只能处理小型工件。
3．说明电极盐浴炉的节能措施，如何选择浴剂？
答：根据表3-13可以分析出接纳方法及措施。浴剂的选择是炉温不能超出浴剂熔点太多。
4．设计一台内热式低温电阻加热浴炉，其生产率为200kg/h。
答：P = V y p0= (G1/τ)g/熔盐密度p0=〔200×7.5/1850〕×0.09=810dm3× 0.09=72.9KW。取整，该浴炉的功率为80KW。
5．设计一台高温插入式电极盐浴炉，其一次装炉量为50kg。设计出该炉的功率、坩埚尺寸、炉体尺寸、电极尺寸和布置，绘出结构草图。
答：1.计算工件尺寸，边长为50/7.8≈6.4dm3185×185×185mm，高温加热按12秒/毫米计算，约需0.5小时。2.计算功率P =V y p0= (G1/τ)g/熔盐密度p0=〔（50/0.5）×1.5〕/2980×1=50dm3×1=50KW。炉膛尺寸用类比法确定，类比表3-2 RYD-45-13 340×260×600/45KW=340×炉宽×600/50KW，50KW炉宽为289mm。3.坩埚及保温层尺寸见表3-7，炉体尺寸还要加上炉胆和炉壳尺寸。4.电极尺寸参见表3-8为单相两极，边长为75mm。5.结构草图参见图3-7 。
6．已知盐浴炉炉膛尺寸为300mm×250mm×550mm(长×宽×深)，最高工作温度为900℃，盐浴成分为78% BaCl2 + 22% NaCl，求炉子功率及顶埋式电极尺寸。
答：炉子功率使用类比法，参见表3-4，RDM-30-8，300×200×700/30KW=300×200×550/炉功率，炉功率计算值23.6KW,取整为25KW。电极尺寸参见RDM-30-8，注意：当炉膛尺寸或炉子功率与类比表中差别大时，电极尺寸用P66页（2）埋入式电极盐浴炉参数的经验数据法确定。
7．设计一台单相侧埋式电极盐浴炉，最高工作温度850℃，盐浴成分28% NaCl + 72% CaCl2，料筐尺寸为150×200×300mm，试确定炉膛尺寸、炉子功率、炉子生产率、电极尺寸，并选择变压器。
答：1.炉膛尺寸为料筐尺寸每边加50mm左右，高度方向多加一些，长宽方向少加一些，粗部确定炉膛尺寸为210×260×450mm。2.炉子功率按表3-3，DM-50-8类比确定，300×350×600/50KW=230×280×460/炉子功率，炉子功率23.5 KW，取整为25KW。3.炉子生产率可以按照料筐装填工件重量/工件加热时间。
4.电极尺寸参考DM-50-8。
8．根据上题计算结果，确定坩埚尺寸及炉体结构，确定启动电阻体的形状和尺寸。
答：坩埚及炉体尺寸的确定同上面第5题，启动电阻体的形状和尺寸参见图3-15.
第四单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．高频感应加热装置常用频率为d ，装置种类有f 、h ；中频感应加热装置常用频率为a,b ，装
置种类有 e 、g 。
a.2500Hz
b.8000Hz
c.30~40kHz
d.200~300kHz
e.机械式
f.电子管式
g.晶闸管式
h.晶体管式
2．感应加热的效应有集肤效应、环流效应、尖角效应、邻近效应。
3．零件表面过热度由大到小是a ，原因是f。
a.高频感应加热、中频感应加热、火焰加热
b.火焰加热、高频感应加热、中频感应加热
c.火焰加热
不是传导加热d.火焰加热是传导加热，比透热式加热的速度慢易过热 e.透热式加热速度快不易过热 f.
高频集肤效应大于中频易过热 g.中频集肤效应大于高频易过热
4．中频感应器最高输出电压为d ，高频淬火变压器电压降到a 。
a.1000伏左右
b.10000伏左右
c.15~100伏
d.650伏
5．100kW8kHz中频电源同时加热淬火的最大面积为c 。
a.50cm2
b.100cm2
c.125cm2
6．感应连续加热比功率a 同时加热比功率，连续感应加热淬火常用于e 。
a.大于
b.小于
c.长型工件
d.小型工件
e.设备容量小，工件大
f.设备容量大，工件小
二、是非题
1．冷态感应电流透入深度远低于热态感应电流透入深度（是），故感应加热不宜回火（是）。高频率感应电流透入深度大于低频率（非），宜进行深层加热（非），低频率深层透热式加热过热倾向小（是）、淬火质量好（是）。
2．减小感应器高度可增大比功率，缩短加热时间（是），实际操作多选择低频率、大比功率进行生产（是）。
3．铸铁件，原始组织有大块铁素体或带状组织，形状复杂的花键槽油孔等零件，宜采用较小的比功率（是）。
4．电子管式高频感应加热一般由滑动变压器调节U阳控制在1kV左右（是），由耦合手轮调节I阳控制在1~3A（是），由反馈手轮调节I栅控制在0.2~0.65A（是），要使I阳/I栅保持在5~10为最佳。调整耦合是为了调整负载电阻与振荡管内阻抗相匹配（即相等），使高频振荡器输出功率最大（是）。
5．晶闸管中频装置电效率低于机械中频发电机（非），电子管式高频装置电效率低于晶体管式（是）。
6．火焰加热也可以调整为中性焰（是），如果火焰调整适当，氧化焰也可用于表面加热淬火，不至于引起工件表面的氧化或脱碳（是）。
三、名词解释、简答题、设计题
1．冷透入深度，热透入深度，透热式加热，传导式加热，深层加热，导磁体。
答：1.导磁率μ值在低温时很大，在居里点以下的透入深度称为冷透入深度，以Δ冷表示，Δ冷≈
40/f。2.在居里点以上时，其失磁层μ值降低为1，在居里点以上的透入深度，称为热透入深度，以Δ
f。3. 透热式加热，即淬硬层深度δ≤Δ。4.传导式加热，即δ＞Δ。5.低频率易热表示，Δ热≈500/
实现深层加热。6.感应加热内孔表面以及感应加热平面，需要导磁体的驱流作用。
2．有一直径为40mm的钢制零件，要求表面淬火深度为2mm，若进行连续淬火，感应圈高度为lcm，问应选用何种类型设备为宜？设计并绘制出感应器结构图。
答：1.采用高频设备，P总＝P b S=比功率3×3.14×(4+间隙0.3)×1=40.5KW。2.感应器结构参见图4-10，表4-10序号19f。
3．晶闸管中频与机式中频相比有哪些主要优点？目前尚存在那些问题？
答：1.产品设计简单，制造方便，不需大量的加工设备，生产周期较短。体积小、重量轻，节省硅钢片、铜材和钢材。电效率高，感应加热用的晶闸管中频电源装臵效率一般在90%以上。由于晶闸管中频电源没有旋转部分，故运行可靠，维护简单，运行中噪声和振动较小。晶闸管中频电源在运行中，能根据负载变化自动调整频率，无需频繁切换补偿电容器,使设备在工作过程中功率因数基本上保持不变。系统的输出功率一直保持在额定值上，从而能在较短时间内完成对工件的感应加热。易于实现自动控制，适用于加热过程自动化。安装简单，不需特殊的基础，运输移动方便。
2．晶闸管中频电源与发电机组相比，也存在一定的缺点，主要是由于受晶闸管元件过流和过压能力的限制，晶闸管中频电源的过载能力较差，因此整个设备的保护系统较复杂。
4．有一直径为40mm的轴，要求淬硬深度为4～6mm，采用连续加热淬火工艺，感应圈高度为100mm，问电源输出功率应为多少（比功率取2.6kW/cm2）？选何种型号的感应加热设备为宜？设计并绘制出感应器结构图。
答：1.P总＝P b S=比功率2.6×3.14×(4+间隙0.3)×10=351KW，选择晶闸管中频装臵KGP350。2.感应器结构参见图4-11，表4-11序号3e。
第五单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．仪表的指示值与被测量的真值之差称为d,e ，绝对误差的最大允许值与仪表测量范围（即量程）的百分比称为 b ，仪表的基本误差限去掉“%”的绝对值称为仪表的 f 。
a. 基本误差
b. 基本误差限
c. 指示误差
d. 误差
e. 绝对误差
f. 精确度
g. 灵敏度
2．常用热电偶WRP、WRN、WRE的名称铂铑10-铂、镍铬-镍硅、镍铬-铜镍，它们对应的测温范围是0~1600℃、-200~1000℃、-200~800℃，高温炉、中温炉、低温炉对应热电偶为铂铑10-铂、镍铬-镍硅、镍铬-铜镍。
3．碳势测量精度由高到低的方法分别为氧探头、 CO2红外仪、露点仪，其反应速度由快到慢分别是氧探头、 CO2红外仪、露点仪，其中氧探头是直接测量，所以误差小、反应速度也快。
4．P、I、D的名称c 、b 、d ，P、I、D、PID、PID调节作用的特点分别是f 、
g 、h 、i 、j 。
a.位式调节
b.积分调节
c.比例调节
d.微分调节
e.位式调节器具有结构简单、使用方便等优点
f.比例调节的特点是偏差大时，粗调作用明显，反应快，当偏差出现时，调节作用立即见效，它但不能消除静差
g.积分调节能消除静差，但调节作用缓慢，有滞后现象
h.微分调节是一有偏差，即产生大幅度的校正信号，调节作用变化最快，但不能消除静差。
i..比例调节是对大偏差的粗调作用快、对小偏差作用慢、其静差可结合积分调节加以消除，能根据偏差大小，按比例输出信号使偏差较快地得到校正，而积分调节最终能消除静差，微分调节对炉温的突然变化有作用则实现了所谓的“超前”调节作用（能快速产生大幅度校正信号，调节速度和幅度远大于比例调节）、微分调节+积分调节有克服积分调节速度慢滞后的作用、微分调节+比例调节有克服单纯比例调节对小偏差调节速度慢的作用大大缩短了调节时间。J.调节精度高，死区小。K.调节精度低，死区大。
二、是非题
1．热电偶产生的总电势包括温差电势和接触电势（是），接入热电偶回路的两根连接导线，只要连接导线两端温度相同，它对回路总电势没有影响（是），连接导线也叫补偿导线（非），补偿导线与贵金属热电极材料相同（非）。
2．铠装热电偶外径可做得很细，故具有可挠性（是），动态响应速度快（是），测量端热容量小测量精确度较高（是），但长度短（非）。
3．自动平衡式显示仪表（电子电位差计）测量精度高（是），需考虑冷端温度补偿（非）。数字式温度仪表测量精度高、速度快、灵敏度高、抗干扰能力强、体积小和耗电少（是），有冷端温度补偿的数字式仪表，将输入高、低端短接，仪表显示室温（即冷端温度）（是），没有冷端补偿的数字仪表，将高、低输入端短路时，仪表则显示0℃（是）。
4．直流电位差计常用于校验热电偶或校验电子电位差计测温仪表（是），直流电位差计精度低于被校测温仪表（非）。
三、名词解释、简答题
1．二位式控制，连续控制，炉温均匀性，炉温稳定性。
答：1.只有通、断两种控制状态。2.PID属于连续控制。3.炉膛不同位臵温度的差异，为炉温达均匀性。4.炉膛同一位臵温度随时间的变化而出现的不同值，为炉温的稳定性。
2．有一测量范围为0~1100℃的测温仪表，最大允许误差在500℃测温点上，其指示值为505℃，试求：
①该温度点的绝对误差；②仪表的精确度。
答：1.△x = x—A=505—500=5℃ 2. k=（5/1100）×100=0.45
3．用铂铑一铂热电偶测量炉温，冷端温度t0=25℃，用直流电位差计测得热电势E(t、t0)= 10.723mV，求炉内实际温度。
答：E(t、0℃) ＝E(t、25℃)+E(25℃、0℃) ＝10.723mV＋0.143 mV ＝10.866mV，查附录可知炉温t 为1112℃。
4．说明热电偶保护管的尺寸及材料、热电偶的安装位置及深度、控温仪表精确度对炉温波动及测温精度的影响，将上述情况确定，说明减小炉温波动的主要方法及理由。
答：1.热电偶保护管尺寸大、材料的传热慢的瓷管、安装太靠近电热元件、安装深度不够时，炉温波动大、测温精度低。2.炉子功率过大（升温快）、保温性好（升温快）、工件装炉量过大（热惯性大）、二位式控制（保温阶段功率过大）、炉膛内未加电风扇或导风装臵不良（炉内热气流不均）等情况均增加了炉温的波动，反之则炉温波动减少。
5．用WRP热电偶测量实际炉温为1000℃的炉温时，热电偶接线盒处的温度为40℃，若不用补偿导线而用铜导线与测温仪表连接，连接处的温度为20℃，仪表指示温度为多少？若用补偿导线，仪表指示温度又为多少？若补偿导线极性接反，仪表指示温度应为多少？（以上三种情况均不计仪表本身误差，仪表按有冷端温度自动补偿与无冷端温度自动补偿两种情况分别进行计算）。
答：当仪表有冷端温度自动补偿时
1. E(t、0℃) ＝E(1000℃、40℃)+E(20℃、0℃) ＝9.098mV＋0.113 mV ＝9.211mV，查附录可知仪表指示温度为970℃（未接补偿导线）。
2. E(t、0℃) ＝E(1000℃、20℃) + E(20℃、0℃)=9.326 mv+0.113mV=9.439mV，查附录可知仪表指示温度为990℃（接补偿导线）。
当仪表无冷端温度自动补偿时
1. E(t、0℃) ＝E(1000℃、40℃) ＝9.098mV，查附录可知仪表指示温度为960℃。
2. E(t、0℃) ＝E(1000℃、20℃)＝9.326mV，查附录可知仪表指示温度为980℃。
当补偿导线极性接反时（有冷端温度自动补偿）
E(t、0℃) ＝E(1000℃、40℃) —E(40、20℃)+ E(20℃、0℃)=9.098 mv—0.113mV+0.113mV=9.098mV，查附录可知仪表指示温度为960℃
第六单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．可控气氛种类主要有吸热式、放热式、滴注式、氨分解、氢气、氮基式、直生式、净化放热式、高效渗碳。
2．以下气体的性质及作用O2 a,d 、H2 b,d 、CO b,c 、CO2 a,d 、H2O a,d 、CH4 c 、
N2 e 。 a.氧化性b.还原性c.增碳性d.脱碳性e.中性f.保护性g.对Cr、Mn、Si有氧化性h .氢脆3．H2虽然有脱碳作用，但在高温时脱碳作用并不强烈；当其含量较多时，还可以抑制炭黑的产生，又可保护钢表面不被氧化。
4．利用分子筛除去a可控气氛中的g 所得到的气氛为净化放热式气氛。
a.放热型
b.吸热型
c.氮基型
d.O2
e.H2
f.CO
g.CO2
h.H2O
i.N2
5．CO是渗碳能力较弱的气体，CH4是渗碳能力强的气体，若甲烷在900℃裂解，使钢表面碳质量分数达到1.0%时，CH4只需要1.5%，而弱渗碳剂CO需达 c 。a.70% b.85% c.95%
6．渗碳气体中甲烷分解的不饱和碳氢化合物量少，只有c ，因而是优良的渗碳气体。
a. 3%～5%
b.5%～7%
c.8%～9%
d.＞9%
7．4%氧气+氨气，对40Cr在520℃渗氮时，渗氮速度可以提高b 倍。a.1倍 b.1.5倍 c.2.5倍8．气氛露点越低，其碳势b ；气氛中CO2越多，其碳势 a ；气氛中O2越多，其氧势（mV）
a 、碳势a 。a.越低 b.越高 c.不变
9．炉气氛中可控制的单参数有a,b,c,d,e,h,I,j,k ；选取一个影响较大的参数进行控制（将其它次要参数视为常量）叫n 控制技术；三参数控制是控制a,c或d,h ；参数控制越多，控制精度o ，成本越大。
a.O2
b.H2
c.CO
d.CO2
e.H2O
f.CH4
g.N2
h.温度
i.压力J.时间k.流量l.单参数m.三参数n.多参数o.越高p.越低q.变化不大
10．LiCl露点仪精度可达±1℃，结构简单，但露点仪对管路要求严格，不得含有水分和测量含有 c 的碳氮共渗气氛。 a.氧气 b.氢气 c.氨气 d.空气
11．采用高压将空气液化，液化温度b ，然后利用氧、氮沸点不同分馏制氮。
a.＜﹣150℃
b.＜﹣196℃
c.＜﹣200℃
12．在动态控制技术中，工艺方案根据每一炉生产过程的具体进展情况，由计算机不断修正，使整个工艺过程都保持最优化状态。传统的控制技术着眼于消除实际值与控制值之间的偏差，而动态控制则可以消除偏差所造成的后果，从而保证了工艺结果的重现性，适合于渗碳和渗氮等具有滞后特性的工艺过程的控制。
二、是非题
1．空气的供给量较充足，原料气在炉罐内进行较完全燃烧制得的可控气氛为放热型气氛（是）；淡型放热型气氛中CO及H2含量较少，不易爆炸（是）；同样，浓型放热型气氛不易爆炸（非）。
2．空气的供给量不足，原料气在炉罐内进行不完全燃烧制得的可控气氛为吸热型气氛（是）；该气氛在700～400℃范围内会发生析出炭黑反应，不能用于光亮回火（是），能用于低温下的光亮退火（非）；因CO及H2含量较多，吸热型气氛有爆炸性（是）；吸热型气氛具有脱碳性（非）。
3．吸热型、放热型可控气氛，由于有较多的空气作为原料供给，所以产气量较大（是）；而滴注式可控气氛无额外空气供给，所以产气量小（是），适合小批量生产（是），但其设备简单、投资少、原料更换方便（是），热处理质量比吸热型可控气氛好（非）。
4．光亮热处理是保护钢不氧化，但不能避免工件的脱碳（是）。
5．氨分解气氛主要成分是N2（非），适用于各种金属的保护加热，特别适合于高铬钢的保护加热（是）。
6．N2+H2以及氨燃烧气氛适宜低温下的光亮退火和光亮回火（是）。
7．氮与体积分数为1%～5%甲烷混合制成的氮基气氛适用于钢的渗碳（是）。
8．吸热式气氛在＜750℃时与空气混合会爆炸（是），禁止在低于750℃以下打开炉门（是）。
9．为防气体渗碳炉爆炸事故，通常在炉温未升到600℃～650℃前，不应向炉罐内滴入渗碳剂（是）。
10．只要炉气中有氧化性气氛，必然造成工件的氧化（非），氨分解气氛加些水蒸气可进行硅钢带的脱碳退火（是）。
11．计算机可以应用数学模型模拟工艺过程的，预测出各种不同工艺过程中非稳态浓度场的变化规律（是），无需检验中间试棒，由检验型改进为预测型（是），碳势数据可进行的连续采集（是），但不能进行多参数控制（非）。
12．动态碳势控制技术，是由计算机根据非稳定态最优模型来调整碳势，在扩散阶段使其保持Cs=Cγ–Fe 饱和，这样既不出现碳化物，又保持最大的碳浓度梯度（是），创造最快的向内扩散速度（是），但却不能计算设定出炉气碳势析出炭黑的最大值Cmax（非），达不到加速强渗期渗碳的目的。
三、名词解释、简答题
1．载体气，稀释气（稀释剂），保护气，富化气，天然气，液化石油气，煤气，中性气，强渗碳剂，渗碳剂，弱渗碳剂，脱碳剂。
答：载体气又称稀释气，载体气的流量比富化气大得多；非化学热处理时，载体气可单独使用又称为保护气；富化气又称碳源气（提供渗碳时所需的活性碳原子和调节气氛的碳势）。
（如天然气/载体气约3~15%、丙烷/载体气约1~5%），其作用一是排除炉内废气并保持炉膛正压，防止空气渗入，二是用来稀释富化气，使之分布均匀；以甲烷为主要成分的气氛是天然气；液化石油气主要成分是丙烷、丁烷；煤气有城市煤气、焦炉煤气、水煤气等；氮气为中性气；甲烷、丙烷、丁烷、丙酮、煤油为强渗碳剂：乙醇为渗碳剂；甲醇为稀释剂；乙酸为脱碳剂。
2．说明钢的无氧化、无脱碳加热原理。
答：根据图6-1不同温度下各种基本气体反应平衡值所在范围，决定钢的无氧化、无脱碳加热。
3．简要说明各种可控气氛的化学成分特点和这些气氛的应用情况？
答：参见表6-2、表6-3、表6-4所示。
4．如何净化放热型可控气氛？
答：常用的分子筛是一种硅酸盐，内部形成许多微孔，这些微孔具有物理吸附和化学吸附的作用，比微孔小的分子如CO2和H2O易被微孔吸附。气体分子在低温高压时易被吸附；而在高温、低压时则被解吸，因此可用加热和真空方法使分子筛再生。
5．说明氮基气氛的应用。
答：一是参见表6-3所示。
二是氮－甲醇（N2－CH3OH）混合气，甲醇裂化气碳势可在较大的范围变化，这种气氛的应用较广泛，既可用于各种碳钢及低合金结构钢的可控气氛热处理，又可作为渗碳的载体气。
为了提高其碳势可在强渗期采用几乎100%的甲醇、或加入少量的液化石油气（丙烷、丁烷）、天然气、丙酮或异丙醇等，丙烷加入量约占载体气的1%~5%。
6．说明分子筛的作用。
答：一是大规模生产净化放热式气氛，二是大规模生产氧气、同时生产出来氮气的副产品。
7．如何防止炭黑的产生？
答：一是在进气管、排气管、滴液管上加装水冷套，二是使用计算机对炉气氛碳势进行控制，控制低于炭黑出现的极限。
8．说明碳势测量的方法，比较这些方法的效果。
答：氧探头、C0或CO2红外测量仪、露点仪、电阻碳势测量仪，效果排列是氧探头、C0或CO2红外测量仪、电阻碳势测量仪、露点仪。
9．说明影响炉气氛碳势的主要因数。
答：炉温，但以气氛成分，产生可控气氛的原料，工件碳质量分数、合金元素、装炉量。
10．非化学热处理以及渗碳时可控气氛碳势如何设定？
答：非化学热处理时可控气氛碳势应与工件碳质量分数相当。
渗碳时气氛碳势，一是手动确定，可控气氛碳势为工件表面碳势提高20%`40%，二是有计算机根据基本资料自动完成。
11．动态碳势控制技术中的碳势值，是否是预先设定的？为什么？。
答：动态控制技术中控制的给定值不是预先设定的，而是由计算机对整个工艺过程进行连续的监测和数学模型的在线运算，准确地求出当前的浓度分布，并由计算机调动CAD软件，计算出由当前状态向设计要
求的最终状态发展的最佳工艺方案，然后由计算机自动执行。也就是说，在动态控制技术中，工艺方案根据每一炉生产过程的具体进展情况，由计算机不断修正，使整个工艺过程都保持最优化的状态。另一方面热处理生产过程的模拟、仿真控制是把热处理的最初始的资料，如零件、材质、技术要求（层深、钢种）等及工艺过程的基本规律输入计算机，计算机将智能化地模拟热处理工艺过程，自动地确定和修正热处理工艺，使生产过程始终处在最优的工作状态。
12．说明氮势的控制方法。
答：一是测氨的分解率，更主要的是测量氢气的分压。氢气的分压可以自动连续测量。
第七单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．与煤气炉相比，天然气炉具有清洁、发热值高、效率高、成本低等优点。
2．与其它热处理设备比较，燃气炉的热效率b ，主要原因是f 。
a.高
b.低
c.相同
d.燃烧不完全
e.燃烧较完全
f.废气带走余热
g.发热值低
h.加热速度快
3．中高温炉加热速度由快到慢的热处理设备是d ，理由是电极盐浴炉加热介质密度大且对流加热，燃气炉加热介质虽然低但是对流加热，真空炉工件不能到温入炉再加上工件表面未氧化黑度低受热慢。
a.真空炉、燃气炉、电阻炉、电极盐浴炉
b.燃气炉、电阻炉、电极盐浴炉、真空炉
c.电极盐浴炉、燃气炉、电阻炉、外热式真空炉
d. 电极盐浴炉、或燃气炉、电阻炉、内热式真空炉外热式真空炉4．真空热处理炉根据加热方式的不同，分内热式和外热式两大类，性能优良的是内热式。
5．外热式真空炉结构简单，易达到较高真空。缺点是工件是间接加热，因此加热速度慢、热效率低，炉罐易变形、寿命短，不适合处理大尺寸的工件，生产批量较内热式真空炉不宜高温度加热。
6．连续热处理作业炉热处理质量的重现性好，生产率高，适用于产品品种单一、生产批量
大的工件的生产。
二、是非题
1．燃气炉的高温性优于电阻炉（是），燃气炉的炉膛尺寸大于电阻炉、远大于盐浴炉（是），因此，大型工件、加热温度高的热处理需使用燃气炉（是）。
2．离子氮化不需要淬火及渗后的表面清理等工序，不需要渗氮的地方的防护也相对简单（是）。
3．真空有脱脂、脱气、使工件表面氧化物分解和还原作用，所以真空处理后可保持工件表面光亮和原有的金属光泽，可以不再加工而直接使用（是）。
4．外热式真空热处理炉可获得高的真空度，但考虑炉罐的变形及焊缝的开裂和漏气，炉罐内真空度不宜过高（是），炉温高（非）、可加热大型工件（非），内热式真空炉炉温高（是）、可加热大型工件（是）。
5．真空度越高，残存空气量越少（是），露点越高（非）。
6．真空热处理炉可以使用氮气作为工件的冷却介质（是）。
三、名词解释、简答题
1．低真空系统、中真空系统，真空淬火油，离子氮化炉，极限真空度，工作真空度。
答：低真空系统用机械泵一级抽真空使之达到真空度，炉内真空度在 1.33×103～13.3Pa之间。
中真空系统是由机械泵—滑阀泵或机械泵—液压增压泵两级真空泵组成，炉内极限真空度可达到13.3～1.33×10-2Pa。
真空淬火油因润滑油经馏分、真空蒸馏、真空脱气等处理后而具有低的饱和蒸汽压以及低的蒸发量，并加有催冷剂、光亮剂、抗氧化剂的特制淬火油，工件淬火的光亮度和淬硬性较好。
离子渗氮工艺，是在一真空容器（低真空度）中通入一定浓度的氨气，并使之电离，利用带正电的氮离子轰击阴极的工件，完成渗氮的过程。
空炉时所能达到的最高真空度称为极限真空度，炉子的极限真空度除与泵的极限真空度和抽速有关外，还与炉内总放气量与漏气量有关，炉子极限真空度只能规定一个在某个抽气时间内达到的相对值。
真空容器在工作时需要保持的真空度称为工作真空度。为简化真空系统、降低炉子造价、防止处理工件合金元素挥发（如Cr、Ni、Mn等），应尽量选择较低的工作真空度。
2．试说明燃气炉的节能措施。
答：燃气炉的热效率为15%-50%，天燃气炉为上限、煤气炉为下限。节能余地最大的是废气的余热利用，废气温度越高其带走的热量也越多（高温废气带走总热量一半以上）。节能主要措施一是利用废气余热预热空气、也有预热燃料的，预热空气每提高100-150℃，节约燃料约5%，连续作业蓄热式可节约燃料50%以上。二是调节闸门使炉膛气压为零时，既无热气冒出浪费热能、也没有炉膛吸入冷空气的热损失。
3．比较电阻炉、盐浴炉、燃气炉的特点及选用。
答：电阻炉结构简单，控温性好，适用多种工艺，但高温性受限。盐浴炉高温性好，工件不易氧化，但高温炉的炉膛尺寸小，只能处理小型工件，处理后的工件需清洗。燃气炉高温性好，能处理大型工件，可进行多种工艺，多处理大型毛坯件，工件氧化比较严重。
4．比较外热式与内热式真空热处理炉的结构、性能特点及应用情况。
答：外热式真空炉有密封炉胆，结构似井式气体渗碳炉，加热为外热式。受炉胆影响，工作温度不宜高，但真空度可高些，不宜处理大型工件，冷却性能低于内热式真空炉，非最高性能要求可选此炉；内热式真空炉无密封炉胆，外壳是内通冷却水圆形，加热为内热式，耐火及绝热材料是多层隔板。可进行高温加热，可处理大型中型工件，性能优于外热式真空炉。
5．与电阻炉及外热式真空炉比较，说明内热式真空炉的构造、结构及、冷却装置特点。
答：结构同上，略。冷却装臵一是气冷，冷却气体可用氢、氦、氩、氮等。二是气冷和油冷结合的炉
型。工件加热后移至冷却室，然后用升降机构侵入油槽中冷却，也可以充气冷却。三是使用真空淬火油，真空淬火油因润滑油经馏分、真空蒸馏、真空脱气等处理后而具有低的饱和蒸汽压以及低的蒸发量，并加有催冷剂、光亮剂、抗氧化剂的特制淬火油，工件淬火的光亮度和淬硬性较好。
6．与普通电阻炉比较，说明内热式真空热处理炉加热元件材料特点及应用情况。
答：真空炉电热元件多选用石墨布、石墨带、石墨棒。当炉温不超过1200℃，真空度不高于0.6Pa的炉子，无特殊要求，可采用镍铬合金或铁铬铝合金作电热元件。当工件表面不允许增碳（如某些航空零件）时，应选用钼丝或钨丝作为电热元件。
第八单元综合训练题答案
一、填空题、选择填空题
1．单纯冷却设备包括缓冷设备、急冷设备、浴炉、冷处理设备，其中主要冷却设备是淬火槽。
2．常用淬火介质（除水外）冷却方法有自然冷却、大油槽冷却、水套冷却、换热器冷却（或臵换冷却），冷却效果最好的是换热器冷却（或臵换冷却）其次是大油槽冷却、再其次是水套冷却、自然冷却。
3．冷却器种类有单管式冷却器、套管式冷却器、塔式冷却器、板式冷却器、淋浴式冷却器。
4．影响冷却器换热系数的因素有a,b,c,d,e 。
a.换热面积
b.冷却介质温度
c.冷却器材料的热导率
d.热介质的流动与否
e.冷却介质的流速
f.换热时间
5．热介质流动时，冷却器的换热系数a ；热介质静止时，冷却器换热系数b ；塔式、板式冷却器换热系数 d 蛇形管、水套冷却换热系数。
a.较大
b.较小
c.影响不大
d.大于
e.小于
f.相等
二、是非题
1．干冰冷处理设备简单，但冷处理温度偏高（是），而冷冻机及液化气冷处理设备冷处理温度较低（是）。
2．板式冷却器结构紧凑，冷却效力大（是），其生产能力强于塔式冷却装置（不一定）。
3．蛇行管冷却装置，结构简单，便于设计、制造、安装（是），但其冷却能力较低，不适宜大型淬火槽的冷却（是）。
4．在设计中，当自然排油出现事故放油管直径过大时，可采用油泵排油，以减小事故放油管直径（是）。
5．淬火油设计温度一般不超过100℃（是），以防止淬火油冒烟造成的污染和损耗、淬火油的老化变质，影响淬火质量、甚至着火。
三、简答题、设计题
1．说明搅拌装置的作用及效果。
答：参见表8-2所示。
2．设计一硝盐分级淬火、等温淬火槽，一批淬火工件质量为250kg 。
答：计算方法一（按加热硝盐计算），参见P62页。1.100Kg 工件的边长为100/7.8≈12.82dm 3≈230×230×230mm ，实际工件边长是100Kg 整块的一半或更小，计算中暂按110mm 计算，中低温加热按24秒/毫米计算，约需0.73小时。2.低温炉g 为5-10，按7.5计算，功率P = V y p 0= (G 1/τ)g/熔盐密度 p 0=〔（100/0.73）× 7.5〕/1850×0.1≈555dm 3× 0.1=55.5KW,取整为60KW 。
计算方法二（按冷却计算），V 介=)
()(122211介介介介t t c c t c t m --ρ≈3055.11850)5.018071.0850(100???-?=597dm 3 参见P62页,功率P = V y p 0=597×0.1=59.7KW ，取整为60KW 。
炉膛尺寸可以根据597dm 3
来安排长宽高，或圆形。
保温层尺寸参见表3-7，电极尺寸参见表3-8。
注意；因炉膛尺寸较大，所以不能使用埋入式电极盐浴炉，只能使用插入式电极盐浴炉或电阻加热浴炉。
3．设计一圆形淬火水槽，其一批处理工件质量为150kg 。 答：V 介=)
()(122211介介介介t t c c t c t m --ρ≈)5.1235(18.41)5.010071.0850(150-??-?=882.8dm 3 实际淬火水槽容积取整到1000dm 3,若槽直径为1m ，则槽深 h=1/3.14×0.5×0.5≈1.3m 。
溢流槽、供入管、排水管尺寸略。
4．设计一长方形淬火油槽，其一批处理工件质量为200kg 。
答：1.淬火油槽容积确定，V 介=)
()(122211介介介介t t c c t c t m --ρ≈)3575(287.0)5.010071.0850(200-??-?=1600dm 3
考虑余量取到1700dm 3=1.7m 3。参见表8-3，类比RX-15-9该淬火油槽尺寸为1.0×1.0×1.0/1.0=槽长取1.3×槽宽1.1×槽深h/1.7，类比计算出槽深为1.19m ,取整为1.2m 。
2.确定溢流槽尺寸，V 溢 = V 工 + △V 介= 200/ 7.8+〔（0.9—0.87）/0.9〕×1.7≈82dm 3
溢流槽的横截面积，溢流槽设在两侧时 S 溢 = 2ab 溢=2×1.1×取0.15= 0.33m 2 h 溢 = 溢
溢S V = 3382≈25dm 3.淬火介质臵换量（两次淬火间隔时间取1小时）V 臵 = τ介
V = 17.1=1.7m3/h
4.淬火介质供入管截面积S=1.7/流速取1×3600=0.0004722m 2
。其直径
d=π管
S 4=π0004722.04?≈25mm 。
5.淬火介质溢流槽之一排出管截面积S=1.7的二分之一/自然排油流速取0.25×3600=0.0009444m 2。其直径d=π管
S 4=π0009444.04?≈35mm 。
6.事故放油管截面积S=1.7除以7分钟（7×60秒）/管粗且是热油自然排油流速取大些 0.5=0.0081m 2。其直径d=π管
S 4=π0004722.04?≈100mm 。
5．针对第4题，设计该淬火油槽的蛇形管冷却装置。
答：φ 换=τ
6.3)(2211t c t c m -=16.3)5.010085071.0(200??-??≈30750(W) V 水=)(10123
水水水水换t t c -?-ρφ=)5.175.32(18.4110307503-???-≈0.49(m 3
/s) S 换=平换t ?αφ=5011630750?=5.3m 2
S 管=水
水
v V 310=11049.03?=0.00049 (m 2) d 管=π
管S 4≈25 （mm ） L 管=表换
S S =025
.014.33.5?=67.5 （m ） 蛇形管可以在淬火槽中两侧布臵，也可以四周布臵。蛇形管布臵在长1.3米、宽1.1米、深1.2米的淬火槽中，67.5米长的蛇形管需要间隔25mm,每圈约4.5米，15圈就可以布臵下，蛇形管在槽中的深度为0.8米，小于淬火槽的深度。 在布臵蛇形管时应当注意：每圈蛇形管的间距不能太紧，这样的冷却效果不好；每圈蛇形管的间距太大时，可以考虑在淬火槽中两侧布臵，此时蛇形管的间距不能小于一个管径，否则蛇形管不容易折弯。。
第九单元综合训练题答案
一、 填空题、选择填空题
1．化学清理主要是利用 酸洗槽 清除工件表面氧化皮，其最大的缺点是对环境的污染大，因此只用于
《热处理设备》课程设计教学大纲 课程编码：050251005 课程英文名称：Heat-treatment Equipment Course Design 课程总学时：3周讲课：10 实验：0 上机：40 适用专业：金属材料工程 大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 本大纲根据金属材料工程专业2017版教学计划制订。 （一）适用专业 金属材料工程。 （二）课程设计性质 本课程设计是学生在修完热处理原理与工艺学等专业基础课程，并完成工艺课程设计后进行的一次综合性和实践性很强的教学实践活动，是教学中的一个重要环节。 （三）主要先修课程和后续课程 1.先修课程：工程制图、机械设计基础、热处理原理与工艺学、热处理设备等。 2.后续课程：学生进入毕业设计教学环节。 二、课程设计目的及基本要求 课程设计教学实施目的是： 1.通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用热处理设备课程和其他先修课 程的理论与生产实际知识来分析和解决炉子设计问题的能力。 2.学习热处理炉设计的一般方法，掌握炉子设计的一般规律。 3.进行常规热处理炉设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料及手册、运用标准及规范。 4.熟悉计算机Auto CAD 软件的使用操作，进行计算机辅助设计和绘图的训练。 课程设计教学的基本要求： 1.能从热处理炉功能要求出发，制订或分析设计方案，合理地选择炉型结构、确定炉体基本尺寸、合理选定耐火材料、确定炉体钢结构和钢材的规格型号。 2.能应用热平衡计算法确定热处理炉的输入总功率。能够进行电阻炉电热元件的计算或根据燃料种类进行燃料燃烧计算，进而选择燃烧装置。 3.能够从使用与维护、经济性和耐用性等问题出发，对热处理工件夹具、支架等进行结构设计。 4.绘图表达设计结果，图样符合国家制图标准，尺寸及公差标注完整、正确，技术要求合理、全面。 5.初步掌握Auto CAD 软件的使用操作，使用计算机绘制炉体总图、零件图。 三、课程设计内容及安排 1. 主要内容： 课程设计题目以箱式电阻炉、台车炉、盐浴炉、井式炉的设计为主，也可选做其它设计题目，其工作量要在3周内完成。
1．目的： 使设备有效性的能力维持在最佳状态，从而达到设备寿命周期最大经济化。2．范围： 包括公司所有直接或间接用于热处理的设备。 3．职责： 3.1车间生产人员负责设备的日常点检、运行维护保养。 3.2机电人员负责设备的维护保养的指导、定期检查、大/中修等工作。 3.3热处理技术员负责设备的定期检查.和校验。 3.4实验员负责产品硬度的校验，对实验数据进行记录，并出具产品实验报告。 4.流程：无 5.作业内容： 5.1设备操作 a．开机前，必须熟悉热处理炉传动系统和结构，各开关的功用。 b．升温前首先由机电工对电器.热电偶进行检查，确认正常后，操作工对照《设备日常点检卡》中规定的项目（包括各项报警项目）进行点检，正常后进行操作。c．先开淬火槽循环和水冷却，然后按照升温工艺进行升温。 d．淬火炉温度升到300℃时开启网带传动。 e．当淬火炉升温到600℃，开启回火炉进行升温；当回火炉温度升到设定温度后才开启网带传动（先开网带传送，然后拧涨紧螺杆）。 f. 温度设定：通过温度仪表的上下按键对温度设定值进行调节。 g. 网带速度设定：通过变频器的旋转钮左右旋转对网速进行调节。 5.2 设备运行 a．设备运行过程中操作工应每30分钟巡视一次设备，若发现异常应当即通知机电工进行排异。 b. 设备运行过程中遇设备故障或其它紧急情况，请按照《热处理通用规定》执行。 c. 淬火槽温度接近70℃时开启油冷却对油进行降温，油温接近50℃时关闭油冷却。 5.3 设备停止 a．炉内产品走完后关闭加热电源，（淬火加热炉的网带传动.淬火槽循环.回火炉风扇.水冷却必须开，其它可关。回火炉开始降温后必须停网带，并把涨紧螺杆松开，防止网带拉长变形）。 b. 停炉后必须继续通入甲醇，等淬火炉炉温低于700℃后方可关闭甲醇。 c. 淬火加热炉温低于300℃后才能停网带传动，低于200℃后关闭淬火槽循环泵。回火炉温度低于200℃后可停风扇。 d. 炉温冷却后关闭冷却水。 5.4 日常维护保养
目录 第一章金属热处理课程设计简介 (1) 一、课程设计的任务与性质 (1) 二、课程设计的目的 (1) 三、设计内容与基本要求 (1) 四、设计步骤 (2) 第二章材料16Mn基本参数 (2) 一、16Mn材料简介 (2) 二、16Mn材料的性能及用途 (3) 三、16Mn材料化学成分 (3) 四、16Mn物理力学性能 (3) 第三章热处理工艺设计 (4) 一、16Mn热处理概述 (4) 二、16Mn热处理 (4) 三、基本参数确定 (9) 第四章 16Mn钢热处理分析 (10) 一、16Mn钢热处理后组织分析 (10) 二、16Mn钢热处理后材料性能检测 (13) 第五章设计与心得体会 (17) 参考文献 (19)
第一章金属热处理课程设计简介 一、课程设计的任务与性质 《金属热处理原理与工艺》课程是一门重要的专业课程，金属材料热处理工艺设计及实验操作是一种重要的教学环节，通过金属材料热处理工艺金相组织分析、性能检测等实验，可以培养学生掌握热处理实验方法、原理及相关设备，运用热处理的基本原理和一般规律对实验结果进行分析讨论，有助于强化学生解决问题、分析问题的能力。 二、课程设计的目的 1、课程设计属于《金属热处理原理与工艺》课程的延续，通过设计实践，进一步学习掌握金属热处理工艺设计的一般规律和方法。 2、培养综合运用金属学、材料性能学、金属工艺学、金属材料热处理及结构工艺等相关知识，进行工程设计的能力。 3.培养使用手册、图册、有关资料及设计标准规范的能力。 4.提高技术总结及编制技术文件的能力。 5.是金属材料工程专业毕业设计教学环节实施的技术准备。 三、设计内容与基本要求 设计内容：完成合金结构钢（16Mn）的热处理工艺设计，包括工艺方法、路线、参数的确定，热处理设备及操作，金相组织分析，材料性能检测等。 基本要求： 1.课程设计必须独立的进行，每人必须完成不同的某一种钢材热处理工艺设计，能够较清楚地表达所采用热处理工艺的基本原理和一般规律。 2.合理地确定工艺方法、路线、参数，合理选择热处理设备并正确操作。 3.正确利用TTT、CCT图等设计工具，认真进行方案分析。 4.正确运用现代材料性能检测手段，进行金相组织分析和材料性能检测等。 5.课程设计说明书力求用工程术语，文字通顺简练，字迹工整，图表清晰。 四、设计步骤 方案确定： 1.根据零件服役条件合理选择材料及提出技术要求。
热处理设备复习题 第一单元综合训练题答案 一、填空题 1．常用耐火材料有（粘土砖、高铝砖、耐火混凝土制品及各种耐火纤维），它们的最高使用温度分别为 （1350℃、1500℃、600~1460℃、1100~1600℃）。 2．荷重软化开始点是指在一定压力条件下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形量为 0.6% 的温度。 a.0.2% b.0.6% c.1.2% 3．抗渗碳砖是Fe 2O 3含量 a 的耐火材砖。 a. ＜1% b.＞1% c.＞2% 4．常用隔热材料有（硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉以及珍珠岩制品），其中最低使用温度及材料是 石棉 、 500℃ 。 5．传热的基本方式有 传导 、 对流 、 辐射 ，综合传热为 同时具有两种或两种以上的单一传热 。 6．电阻丝对炉墙的传热是 b ，炉墙对车间的传热是 b ，电阻丝对炉墙对车间的传热包括了 e ，通过炉墙的传热是 a ，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）的是 h 、 热阻较大的是 k ；燃气对工件的传热是 b 。 a.传导 b.对流+辐射 c.辐射+传导 d.辐射 e.辐射+传导+对流 g.传导+对流 h.电阻丝对炉墙的传热 i.炉墙对车间的传热 k.通过炉墙的传热 7．影响“黑度”的因素有 b 、d 、e 、g 、f 。 a.时间 b.表面粗糙度 c.传热面积 d.温度 e.物体的材料 f.物体的形状 g.物体的颜色 h.角度系数
8．增强传热（含炉温均匀性）有 a 、s 、d 、g 、h 、k 、n 、o ，削弱传热有d 、e 、f 、i 、j 、l 、m 、p 。 a.加大温差 b.增加传热面积 c.增加风扇 d.加大气孔率 e.减小热导率 f .增加隔板 g.增加导风系统 h .箱式炉膛改圆形炉膛 i.圆形炉膛改箱式炉膛 j .炉壳外刷银粉比砖墙或一般金属外壳 k.增加黑度（如工件或炉壁表面涂覆高黑度磷化处理层或CO 2红外涂料） l.降低黑度 m.工件表面不氧化（真空、可控、保护、中性气氛加热） 比工件表面氧化 n.高速燃气烧嘴比低速燃气烧嘴 o.燃气炉比空气炉 p.空气炉比燃气炉 三、简答题 1．比较重质砖、轻质砖以及硅酸铝耐火纤维的主要性能，说明它们在热处理炉中的应用及应注意的问题。试选择电阻丝搁板所用材料，并说明选择的依据。 答：重质砖使用温度高于同材质的轻质砖，硅酸铝耐火纤维兼有耐火及保温性能，新型耐火纤维的使用温度高于重质砖。重质砖多在炉底支撑砖，轻质砖多用于炉侧墙或炉顶，硅酸铝耐火纤维使用温度不要过高以防损坏。电阻丝搁板通常选择高铝砖或刚玉材料，并说明选择的依据。 2．比较三种基本传热方式的异同。 答：三种传热均与温差、传热面积、传热系数、传热时间成正比。不同的材料的传热系数差别很大，对流传热还与流体的流速、温度、黏度有关，辐射传热还与材料的黑度、角度系数、表面粗糙程度有关。 3．写出单层稳定态传导传热计算公式。 答：φ = S t t λδ ) (21- 或 q = λδ)(21t t - 4．有一双层炉墙，第一层是重质耐火粘土砖厚113mm ，第二层为硅藻土砖厚
北华航天工业学院《热处理设备课程设计》 课程设计报告报告题目： 作者所在系部： 作者所在专业： 作者所在班级： 作者姓名： 作者学号： 指导教师姓名： 完成时间：
《热处理设备》课程设计任务书 课题名称750 ℃60 kg/h的箱式电阻炉设计完成时间12.27-31 指导教师陈志勇、范涛职称高工、助教学生姓名班级 总体设计要求和技术要点 总体设计要求：1.通过设计，培养学生具有初步的设计思想和分析问题、解决问题的能力，了解设计的一般方法和步骤。2.初步培养学生的设计基本技能，如炉型的选择、结构尺寸设计计算、绘图、查阅手册和设计资料，熟悉标准和规范等。3.使学生掌握设计热处理设备的基本方法，能结合工程实际，选择并设计常用热处理设备，培养学生对工程技术问题的严肃认真和负责的态度。设计一台热处理箱式电阻炉，其技术要点为：1.用途：中碳钢、低合金钢毛坯或零件的淬火、正火、调质处理及回火。 2.工件：中小型零件，无定型产品，处理批量为多品种，小批量； 3.最高工作温度： 750℃； 4.生产率：60 kg/h ； 5.生产特点：周期式成批装料，长时间连续生产。 工作内容及时间进度安排 1.热处理设备设计准备 0.5天 2.箱式电阻炉结构尺寸计算、选择炉体材料、计算分配电阻炉加热功率 0.5天 3.计算电热元件尺寸、进行结构设计 0.5天 3.核算设备技术经济指标 0.5天 4.绘制电阻炉总图、电热元件零件图 1.0天 5.编写设计说明书、使用说明书 0.5天 6.设计总结 0.5天 7.答辨 1.0天 课程设计成果 1、设计说明书：设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。说明书的格式如下：（1）统一模板，正规书写；（2）说明书的内容及计算说明项目：（a）、对设计课题的分析；（b）、设计计算过程；（c）、炉子技术指标；（d）、参考文献。 2、设计图纸：（1)电阻炉总图一张（A3），要求如下：（a）、图面清晰，比例正确；（b）、尺寸及其标注方法正确；（c）、视图、剖视图完整正确；（d）、注出必要的技术条件。（2）零件图3张：电热元件零件图，炉门图，炉衬图（A4）。 3、使用说明书：电阻炉的技术规范及注意事项等。
2015—2016学年第二学期 热处理设备课程设计淬火盐水槽设计 设计者： 班级： 指导教师： 设计日期：
目录 一．淬火槽设计 1.基本要求 2.设计内容 二．设备计算和选择 1.淬火盐水槽的尺寸确定 1.1淬火盐水槽的结构形式 1.2淬火盐水槽的尺寸计算 2.冷却循环系统的组成 3.冷却器的计算与选择 三．绘图 四．收获总结 致谢
一、淬火槽设计 1.基本要求 冷却是热处理生产的重要组成部分。淬火冷却设备的主要作用是实现对材料的淬火冷却，达到所要求的组织和性能；同时减少或避免工件在冷却过程中开裂和变形。 对淬火冷却设备的基本要求是： ①能容纳足够的淬火介质，以满足吸收高温工件的热量的需要； ②能控制淬火介质的温度、流量和压力参数等，以充分发挥淬火介质的功能； ③能造成淬火介质与淬火工件之间的强烈运动，，以加快热交换过程； ④对容易开裂和变形的工件，应设置适当的保护装置，以防止开裂和减少变形； ⑤设置介质冷却循环系统，以维持介质温度和运动； ⑥保护环境和生产安全。 2.设计内容 ①根据工件的特性、淬火方法、淬火介质、生产量和生产线的组成情况，确定淬火槽的结构类型； ②根据每批淬火件的最大重量、最大淬火尺寸确定淬火槽的容积； ③选择淬火介质在槽内的运动形式，确定供排介质的位置。确定驱动介质运动装置的安装位置； ④选择淬火槽的结构材料，考虑材料的抗蚀性和避免应用催化介质变质的材料； ⑤绘制水槽结构图，给出用料明细表； ⑥给出配套冷却器（型号、换热量）。 二、设备计算和选择 1.淬火槽的尺寸确定 1.1淬火槽的结构形式 此次设计的淬火槽结构形式为普通型间隙作业淬火槽，主体结构由槽体、介质进排液管及溢流槽组成。 ①槽体 淬火槽槽体材质采用Q235钢。其屈服强度δs=235MPa,抗拉强度δ
第一单元综合训练题答案 一、填空题、选择填空题 1．常用耐火材料有（粘土砖、高铝砖、耐火混凝土制品及各种耐火纤维），它们的最高使用温度分别为 （1350℃、1500℃、600~1460℃、1100~1600℃）。 2．荷重软化开始点是指在一定压力条件下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形量为0.6% 的温度。 a.0.2% b.0.6% c.1.2% 3．抗渗碳砖是Fe2O3含量a的耐火材砖。 a.＜1% b.＞1% c.＞2% 4．常用隔热材料有（硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉以及珍珠岩制品），其中最低使用温度及材料是石棉、 500℃。 5．传热的基本方式有传导、对流、辐射，综合传热为同时具有两种或两种以上的单一传热。 6．电阻丝对炉墙的传热是 b ，炉墙对车间的传热是 b ，电阻丝对炉墙对车间的传热包括了e ，通过炉墙的传热是 a ，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）的是h 、 热阻较大的是k ；燃气对工件的传热是 b 。 a.传导 b.对流+辐射 c.辐射+传导 d.辐射 e.辐射+传导+对流g.传导+对流h.电阻丝对炉墙的传热i.炉墙对车间的传热k.通过炉墙的传热 7．影响“黑度”的因素有b 、d、e、g、f 。 a.时间 b.表面粗糙度 c.传热面积 d.温度 e.物体的材料 f.物体的形状 g.物体的颜色 h.角度系数 8．增强传热（含炉温均匀性）有a、s、d、g、h、k、n、o，削弱传热有d、e、f、i、j、l、m、p 。 a.加大温差 b.增加传热面积 c.增加风扇 d.加大气孔率 e.减小热导率 f.增加隔板 g.增加导风系统 h.箱式炉膛改圆形炉膛 i.圆形炉膛改箱式炉膛 j.炉壳外刷银粉比砖墙或一般金属外壳 k.增加黑度（如工件或炉壁表面涂覆高黑度磷化处理层或CO2红外涂料） l.降低黑度 m.工件表面不氧化（真空、可控、保护、中性气氛加热）比工件表面氧化 n.高速燃气烧嘴比低速燃气烧嘴 o.燃气炉比空气炉 p.空气炉比燃气炉 二、是非题 1．荷重软化开始点与最高使用温度基本相等或比较接近（是）。 2．重质砖、轻质砖可以是同一种原材料制成，热导率相同（非）。 3．耐火材料中Al2O3含量越高，其使用温度也越高（是），其颜色也越白（是）。 4．工程上把导热系数小于0.23 W/(m·℃)的材料称为隔热材料（是），其热导率低，热阻大，削弱传热（是）。主要是气孔率高、比重轻，发挥了空气是不良导体的作用（是），其使用温度高于耐火材料（非）。
北华航天工业学院 《热处理工艺设计》 课程设计报告 报告题目：CA8480轧辊车床主轴 和淬火量块 热处理工艺的设计 作者所在系部：材料工程系 作者所在专业：金属材料工程 作者所在班级：B10821 作者学号：20104082104 作者姓名：倪新光 指导教师姓名：翟红雁 完成时间：2013.06.27
课程设计任务书 课题名称 CA8480轧辊车床主轴和淬火量块 热处理工艺的设计 完成时间06.27 指导教师翟红雁职称教授学生姓名倪新光班级B10821 总体设计要求 一、设计要求 1.要求学生在教师指导下独立完成零件的选材； 2.要求学生弄清零件的工作环境。 3.要求学生通过对比、讨论选择出最合理的预先热处理工艺和最终热处理工艺方法； 4.要求学生分别制定出预先热处理和最终热处理工艺的正确工艺参数，包括加热方式、加热温度、保温时间以及冷却方式； 5.要求学生写出热处理目的、热处理后组织以及性能。 工作内容及时间进度安排 内容要求时间备注 讲解并自学《金属热处理工艺》课本第六章；收集资料, 分析所给零件的工作环境、性能要求, 了解热处理工艺设计的方法、内容和步骤； 通过对零件的分析，选择合适的材料以及技术要 求 0.5天 热处理工艺方法选择和工艺路线的制定 确定出几种（两种以上）工艺 线及热处理 方案，然后进行讨论对比优缺点, 确定最佳工艺 路线及热处理工艺方案 1.5天 热处理工艺参数的确定及热处理后组织、性能 查阅资料，确定出每种热处理工艺的参数, 包括加热方式、温度和时间，冷却方式等，并绘 出相应的热处理工艺曲线 1.5天 编写设计说明书按所提供的模板 0.5天 答辩1天 课程设计说明书内容要求 一. 分析零件的工作环境，确定出该零件的性能要求，结合技术要求，选出合适的材料，并阐述原因。 二. 工艺路线和热处理方案的讨论。要求两种以上方案进行讨论，条理清晰，优缺点明确。 三. 每种热处理工艺参数的确定（工序中涉及到的所有热处理工艺）。写出确定参数的理由和根据，（尽可能写出所使用的设备）要求每一种热处理工艺都要画出热处理工艺曲线; 四. 写出每个工序的目的以及该零件热处理后常见缺陷。
《热处理设备》复习题 绪论 热处理设备主要有加热设备、冷却设备和炉用仪表。其中，加热设备是热处理过程中的主要设备。预备热处理通常使用电阻炉、燃气炉（箱式、井式、台车式），最终热处理通常使用浴炉、感应加热设备、井式气体渗碳路、电阻炉、燃气炉，高质量的最终热处理通常使用可控气愤炉、可控气愤多用炉、真空热处理炉。热处理炉主要技术性能指标有额定温度、额定功率、工作电压、炉膛尺寸、生产率、最大装炉量、空炉升温时间等。 第一单元热处理设备基础 模块一筑炉材料 主要的筑炉材料有砌筑炉衬所用的耐火材料、隔热材料（或称绝热材料、保温材料）、制作炉底板和炉罐的耐热钢。 耐火材料 凡能够抵抗高温，并能承受高温物理和化学作用的材料，称为耐火材料。 热处理炉对耐火材料的性能要求： 1有足够的耐火度。指耐火材料受热后软化到一定程度时的温度，但并不是它的熔点。根据耐火度的高低，耐火材料可分为普通耐火材料（耐火度为1580~1700℃）、高级耐火材料（耐火度为1770~2000℃）和特级耐火材料（耐火度大于2000℃）。 2有一定的高温结构强度。高温结构强度用荷重软化点来评定，荷重软化点是指式样（尺寸为φ36*50mm）在一定压力（0.2MPa）条件下，以一定的升温速度加热，测出试样开始变形（变形量为原试样的0.6%）的温度，此温度叫改耐火材料的荷重软化点开始点。 3高温化学稳定性好。 4有良好的耐急冷急热性。 5高温下的体积稳定性。 热处理炉常用的耐火材料及应用： 1粘土质耐火材料（重质砖） 2轻质（轻质砖）与超轻质耐火材料 3高铝质耐火材料 4刚玉制品 5硅酸铝耐火纤维 6耐火混凝土，与耐火砖相比，耐火混凝土的优点是：可在现场直接制造，取消了复杂的烧结工序：具有可塑性和整体性，忧虑与复杂制品的成型；较耐火砖砌炉及修炉的速度快，加强了炉体的整体性，寿命长。 热处理炉常用的耐火混凝土有以下几种： （1）铝酸盐耐火混凝土（2）磷酸盐耐火混凝土（3）水玻璃耐火混凝土 隔热材料 工程上把导热率小于0.23W/( m*℃)的材料成为隔热材料。隔热材料的主要性能特点是热导率低、体积密度小、比热小等。 硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉、珍珠岩、
热处理设备 Heat treating equipment 课程编号：07310510 学时：45（其中：讲课学时：43 实验学时： 2 上机学时：0） 学分：3 先修课程：《高等数学》、《传热学》、《电工学》、《金属材料学》、《物理化学》、《机械原理和机械零件》、《机械制图》、《计算机技术》 适用专业：金属材料工程 教材：《金属组织控制技术与设备》邵红红，纪嘉明编著，北京大学出版社，2011年9月第1版。 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务 （一）本课程的性质 热处理设备是金属材料工程专业的必修课，是本专业材料、工艺、设备三条主线之一。实践证明，要提高钢铁等金属材料的使用性能，最有效的手段之一，就是对其进行热处理。如果说，冶金工作者已经赋予了材料优良的性能潜力，而热处理工艺可以发掘这样的潜力，使之具有最佳的使用性能，那么，热处理设备则是达到这种目的的必不可少的手段。所以作为一个金属材料工程学生，热处理设备方面的知识不可或缺。 （二）本课程的任务 1．熟悉热处理设备的类型、结构特点和应用范围，能够合理选择、正确使用热处理设备； 2．初步具备设计和改造普通热处理炉的能力； 3．对热处理设备发展动态有所了解，从而能充分利用现有设备，大胆合理运用和推广先进热处理设备，为保证产品质量提供必要条件。 二、课程的基本内容和要求 第一章（本教材第六章）传热学原理 1．教学内容 （1）传热的基本方式：传导、对流和辐射换热；温度场、稳定导热和不稳定导热、温度梯度的概念； （2）传导传热：基本定律和传热量计算表达式，单、多层平壁稳定导热及单多层圆筒壁稳定导热分析和计算； （3）对流换热：基本定律和传热量计算表达式，影响对流换热的因素，不同条
真空热处理炉 设计说明书 （课程设计） 一、设计任务说明说： WZC-60型真空淬火炉技术参数：
二、确定炉体结构和尺寸： 1、炉膛尺寸的确定 由设计说明书中，真空加热炉的有效加热尺寸 为900mm×600mm×450mm ，隔热屏部结构尺寸 主要根据处理工件的形状、尺寸和炉子的生产率决定， 并应考虑到炉子的加热效果、炉温均匀性、检修和装 出料操作的方便。一般隔热屏的表面与加热器之 间的距离约为50—100mm；加热器与工件(或夹具、 料筐)之间的距离为50一150mm。隔热屏两端通常不 布置加热器，温度偏低。因此，隔热屏每端应大于 有效加热区约150—300mm，或更长一些。从传热学 的观点看，圆筒形的隔热屏热损失最小，宜尽量采用。 则： L＝900＋2×(150～300)＝1100～1400mm B＝600＋2×(50～150)＋2×(50～100) ＝800～1100mm H＝450＋2×(50～150)＋2×(50～100) L=1300㎜＝650～950mm B=900㎜不妨，我们取L=1300 mm；B=900mm；H=850mm。 H=850㎜
2、炉衬隔热材料的选择 由于炉子四周具有相似的工作环境，我们一般选用相同的材料。为简单起见，炉门及出炉口我们也采用相同的结构和材料。这里我们选用金属隔热屏，由于加热炉的最高使用温度为1300℃，这里我们采用六层全金属隔热屏，其中三层为 钼层，外三层为不锈钢层。 按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。 则按上述设计，各层的设计温度为： 第一层：1300℃；第二层：1050℃； 第三层：800℃；第四层：550℃； 第五层：400℃；第六层：250℃； 水冷夹层壁：100℃ 最后水冷加层壁的温度为100℃<150℃， 符合要求。 3、各隔热层、炉壳壁的面积及厚度 （1）、隔热屏 由于隔热层屏与屏之间的间距约8～15mm，这里我们取10mm。钼层厚度0.3mm，不锈钢层厚度0.6mm。屏的各层间通过螺钉和隔套隔开。
16米新型燃气热处理炉 16米新型燃气热处理炉的用途： 16米新型燃气热处理炉是我公司承制的新型燃气、燃气工业炉采用了全硅酸铝耐火纤维炉墙、高速调温自控烧咀、先进的计算机自控系统、余热回收装置、炉体全密封等多项先进技术。 16米新型燃气热处理炉拥有的结构特点： 1.全硅酸铝纤维炉墙： 将耐火纤维应用在工业炉上并成功地解决了硅酸铝纤维的固定和纤维的热收缩问题。硅酸铝纤维与普通的耐火砖相比，具有重量轻、隔热保温性能好（与普通耐火砖相比可节能28～30％）和使用寿命长的特点。同时，由于重量轻，与普通砖体炉相比，可大大减少钢材的用量。 2.余热回收和全密封技术： 通过余热回收装置，使预热空气温度～300°C，提高了炉子热效率。采用了全密封技术，消除了炉子漏火现象，节约燃料。 综上所述，天然气热处理炉(16米)具有以下卓越性能： 1)卓越的节能效果。炉子热效率可达35～40%。 2)控温精度高。 3)优良的环保性能。S02、NOx排放量远低于国家允许排放标准。燥声指标低于国家标准。 4)高度的自动化性能。操作工可以在仪表间完成所有操作。 3.先进的燃烧系统： 我公司开发研制的高速调温自控烧嘴、烧嘴控制器和各种自控阀，组成了自控燃烧系统。这种新型燃烧系统，具有出口速度高（70～100m/s)、燃烧充分、节能效果显著、NOx产物低的特点。由于火焰出口速度高，强化了炉内气体的循环和对流，提高了炉温的均匀性和热效率，从而提高了加热质量，缩短了加热时间。高速调温自控烧嘴系统，可实现点火、燃烧能力调节、熄火报警、自动保护及再点火等全过程的自动控制。为高精度炉温自动控制提供了技术保证。 4.先进的自控系统： (1)可靠的安全保护系统： 在仪表柜上设有温度、炉压、各烧嘴、各管路参数的操作值显示和异常情况报警及紧急保护措施。确保操作安全。 (2)炉内压力自控系统： 可设定和自动调节炉内压力，使炉压控制在最佳值，保证炉内工况稳定并充分利用炉气热量。 (3)管路参数自控系统： 燃烧系统所需的助燃空气管路和燃料管路，其压力可设定和自动调节，使助燃空气和燃料量控制在最佳比值，保证了极高的燃烧效率，消除了黑烟。 (4)炉内温度控制系统： 采用先进的西门子PLC，它和测温元件、自控烧嘴组成闭环控制。温控仪接口与上位计算机联接，组成BT-DCS型集散式热处理温度控制系统，配有高分辩率彩色屏幕、CRT操作控制台。语音报警，具有良好的用户界面。采用先进的模糊控制原理，具有高精度、高灵活性、抗干扰性和高可靠性。温控系统可对热处理生产工艺曲线进行自动计算、操作、显示、存储，实现全过程控制。
热处理电阻炉 课程设计指导书 张永宏编 材料学院金属系 2010年3月 .专业.整理.
目录 一、热处理电阻炉设计说明 (2) （一）炉膛尺寸的确定 (2) （二）炉衬材料的选择 (3) （三）炉体结构的设计 (4) （四）炉衬厚度的确定 (5) （五）炉衬散热损失的计算 (8) （六）电热元件的设计 (9) （七）电阻炉功率的分配 (11) 二、热处理电阻炉设计的步骤与内容 (12) 三、热处理电阻炉设计任务书 (14) 四、热处理电阻炉课程设计参考资料 (16) 附录 (17) 附表1螺旋电热元件的电阻修正系数及允许表面负荷 (17) 附表2热处理电阻炉常用型钢 (17) 附表3电热元件常用数据 (21) 附表4常用单位换算表 (22) .专业.整理.
一、热处理电阻炉设计说明 （一）炉膛尺寸的确定 合理地确定炉膛尺寸是热处理炉设计的一个重要环节，炉膛尺寸包括炉膛的有效尺寸和炉膛的砌砖体尺寸两个方面。确定炉膛尺寸最根本的依据是炉子的生产率（一般用年生产量或小时生产量g 件 表示），先由生产率确定炉膛有效尺寸，再由炉膛有效尺寸确定炉膛砌砖体尺寸。 1、确定炉膛有效尺寸 通常有两种方法：一种是排料法，一种是炉底强度法。排料法适合于品种少、专业化程度较高的热处理电阻炉的设计；炉底强度法是根据现有的各类电阻 炉的生产能力（用单位炉底面积的生产率p o [kg /m2·h]表示）的统计资料来确定炉底有效面积的方法。它实质是一种经验数据法，适合于品种多，且工艺周期各不相同的通用型热处理炉的设计。按炉底强度法确定热处理炉炉膛尺寸的步骤 是：先根据F 效=g 件 /p o 确定出炉底的有效面积F 效 ；再根据L 效 / B 效 = 1.5 ~ 2 即可确定出L 效和B 效 。按排料法或炉底强度法所确定的炉底有效尺寸B 效 和L 效 最后尚需修正，使其与相近的标准系列的电阻炉一致，以便选用标准尺寸的炉底板。 井式炉的炉膛有效尺寸Φ 效和Ｈ 效 ，通常可根据排料情况或料筐尺寸来确定。 按排料法设计时，工件之间的距离应不小于其直径或厚度。 2、确定炉膛砌砖体尺寸 通常在炉膛的两侧墙上都要安装电热元件，为了保证操作方便和加热均匀，在工件与电热元件之间要留出一定的距离。 在箱式炉中，一般规定工件到侧墙内壁的距离为0.1~0.15m；靠近炉门处的炉温偏低，工件到炉门口之间也应留出0.1~0.2m的距离。因此，箱式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为： B 砌= B 效 + 2(0.1~0.15) (m) L 砌= L 效 + (0.1 ~ 0.2) (m) 在井式炉中，工件至电热元件之间应保持0.1~0.2m的距离，工件至炉底和炉顶的距离应在0.15~0.25m。因此，井式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为： Φ 砌= Φ 效 + 2(0.1~0.2) (m) H 砌 = H 效 + 2(0.15~0.25) (m) 3、箱式炉炉膛高度H 砌 的确定 箱式炉的炉膛高度H 砌 （指炉底板面至炉顶拱脚的距离）目前尚无一致的计算方法。原则上，中、高温炉以辐射传热为主，炉膛应稍高些以增大辐射面积，通常要求从装料上方到炉顶应保持 0.2~0.3m的空间。根据现有炉子的统计资料， 大多数箱式电阻炉的H 砌与B 砌 之比在0.5~0.9范围内变动，中温电阻炉一般可取 0.8左右。另外，在决定炉膛高度时，必须考虑炉内侧壁上电热元件搁砖的层数。标准搁砖每层高度为67mm（包括2mm灰缝），在电热元件搁砖层数n确定后，H 砌 .专业.整理.
热处理工艺及设备概述 热处理工艺： 热处理是一种很重要的金属加工工艺方法，也是充分发挥金属材料性能潜力的重要手段。热处理的主要目的是改变钢材的性能，其中包括实用性能工艺性能。钢的热处理工艺特点是将钢加热到一定的温度，经一定时间的保温，然后以某种速度冷却下来，通过这样的过程能使钢的性能发生改变。 热处理之所以能使钢的性能发生显著变化，主要是由于钢的内部组织结构可以发生一系列变化。采用不同的热处理工艺过程，将会使钢得到不同的组织结构，从而获得所需要的性能。 钢的热处理基本方法有以下几种：
（一）钢的热处理工艺 （1）退火与正火 将工件加热到一定温度后保温，然后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺，称为退火。根据不同目的，可以将工件加热到昨临界温度以上退火，例如完全退火、不完全退火、球化退火；也可以在临界温度以下退火，例如再结晶退火、去应力退火等。 正火与退火相似，区别在于正火的加热温度较高（临界温度以上），冷却速度较快（通常在空气中冷却），因此正火后工件组织细密，强度、硬度都比退火高。生产中常使用正火或退火来消除铸件、锻件热处理件和轧材的组织缺陷，细化均匀组织，消除残余应力，调整硬度，以利于切削加或进一步热处理。 （2）淬火和回火 淬火是将工件加热到临界温度以上保温后快速冷却（通常水冷或油冷）的热处理工艺。其目的在于获得高硬度的马氏体等组织，并配以不同温度的回火，从而赋予工件所需要的组织和性能。所谓回火，则是淬火工件低于临界的重新加热、保温、冷却（一般空冷）的热处理工艺。尺寸不大、形状简单的非合金钢零件，可用一定配方的盐水作为淬火冷却的冷却介质；全金钢零件淬火介质可用矿物油，以避免过快冷却使工件产生过大的内应力导致裂纹。
热处理电阻炉课程设计指导书 张永宏编 材料学院金属系 2010年3月 目录
一、热处理电阻炉设计说明 (2) （一）炉膛尺寸的确定 (2) （二）炉衬材料的选择 (3) （三）炉体结构的设计 (4) （四）炉衬厚度的确定 (5) （五）炉衬散热损失的计算 (8) （六）电热元件的设计 (9) （七）电阻炉功率的分配 (11) 二、热处理电阻炉设计的步骤与内容 (12) 三、热处理电阻炉设计任务书 (14) 四、热处理电阻炉课程设计参考资料 (16) 附录 (17) 附表1螺旋电热元件的电阻修正系数及允许表面负荷 (17) 附表2热处理电阻炉常用型钢 (17) 附表3电热元件常用数据 (21) 附表4常用单位换算表 (22)
一、热处理电阻炉设计说明 （一）炉膛尺寸的确定 合理地确定炉膛尺寸是热处理炉设计的一个重要环节，炉膛尺寸包括炉膛的有效尺寸和炉膛的砌砖体尺寸两个方面。确定炉膛尺寸最根本的依据是炉子的生产率（一般用年生产量或小时生产量g 件 表示），先由生产率确定炉膛有效尺寸，再由炉膛有效尺寸确定炉膛砌砖体尺寸。 1、确定炉膛有效尺寸 通常有两种方法：一种是排料法，一种是炉底强度法。排料法适合于品种少、专业化程度较高的热处理电阻炉的设计；炉底强度法是根据现有的各类电阻 炉的生产能力（用单位炉底面积的生产率p o [kg /m2·h]表示）的统计资料来确定炉底有效面积的方法。它实质是一种经验数据法，适合于品种多，且工艺周期各不相同的通用型热处理炉的设计。按炉底强度法确定热处理炉炉膛尺寸的步骤 是：先根据F 效=g 件 /p o 确定出炉底的有效面积F 效 ；再根据L 效 / B 效 = ~ 2即可 确定出L 效和B 效 。按排料法或炉底强度法所确定的炉底有效尺寸B 效 和L 效 最后尚 需修正，使其与相近的标准系列的电阻炉一致，以便选用标准尺寸的炉底板。 井式炉的炉膛有效尺寸Φ 效和Ｈ 效 ，通常可根据排料情况或料筐尺寸来确定。 按排料法设计时，工件之间的距离应不小于其直径或厚度。 2、确定炉膛砌砖体尺寸 通常在炉膛的两侧墙上都要安装电热元件，为了保证操作方便和加热均匀，在工件与电热元件之间要留出一定的距离。 在箱式炉中，一般规定工件到侧墙内壁的距离为~0.15m；靠近炉门处的炉温偏低，工件到炉门口之间也应留出~0.2m的距离。因此，箱式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为： B 砌= B 效 + 2~ (m) L 砌= L 效 + ~ (m) 在井式炉中，工件至电热元件之间应保持~0.2m的距离，工件至炉底和炉顶的距离应在~0.25m。因此，井式炉炉膛砌砖体的内腔尺寸为： Φ 砌= Φ 效 + 2~ (m) H 砌 = H 效 + 2~ (m) 3、箱式炉炉膛高度H 砌 的确定 箱式炉的炉膛高度H 砌 （指炉底板面至炉顶拱脚的距离）目前尚无一致的计算方法。原则上，中、高温炉以辐射传热为主，炉膛应稍高些以增大辐射面积，通常要求从装料上方到炉顶应保持 ~0.3m的空间。根据现有炉子的统计资料， 大多数箱式电阻炉的H 砌与B 砌 之比在~范围内变动，中温电阻炉一般可取左右。 另外，在决定炉膛高度时，必须考虑炉内侧壁上电热元件搁砖的层数。标准搁砖每层高度为67mm（包括2mm灰缝），在电热元件搁砖层数n确定后，H 砌 也可由下式确定：
热处理工艺及设备教学内容 第一讲：绪论 （自我介绍，与学生沟通。） 举例: 例1）：弹簧件：目前用于制作弹簧工件的材料有很多种。首先根据工件使用条件和要求选用合适的弹簧钢,然后加工成形。这时虽然材料和工件的形状都达到了弹簧工件的要求，但性能并没有达到技术要求.这时工件在受力作用下就会发生塑性变形,无法起到弹簧工件的作用。要想使工件充分体现出弹簧的特性,就要根据所用具体材料进行相应热处理来满足. 例2):家用菜刀、剪刀等，这些工件使用性能如何，热处理的好与坏，直接影响刀具的质量，如硬度低时，易出现卷刃现象，如硬度过高，易出现断裂现象等. 例3）:学生在钳工实习时制作的小锤子。在钳工制作锤子时，所用工具有:锉刀、锯条和钻头等工具，它们同样是金属材料,为什么锤子能被加工得动?这说明这些工具的硬度比锤子的硬度高,所以能把锤子从原材料加工成锤子的形态。但在钳工加工成形的锤子也只是一个半成品。因为虽然锤子的形状,尺寸达到了要求，但它们的机械性能并没有达到要求。如果这时用它锤击工件，锤子本身就会出现变形。所以要想使锤子不但在尺寸和精度上达到要求而且在性能上也应达到技术要求，为此就要通过进行热处理来完成。 例4）：古代刀剑,不经过热处理，是没法上战场使用的。
引出本课程的教学目的：认识、理解、掌握、运用《热处理工艺及设备》知识。0绪论 0-1热处理的起源和历史 春秋战国时期，铸铁的石墨化退火和脱碳退火，应用于农具中； 西汉时代，钢铁兵器的淬火提高硬度; 三国时代，发现了淬火介质对工件质量的影响； 汉魏时期，开始了化学热处理； 明代，有了渗碳工艺; 由于历史原因，新中国成立前的热处理一直停滞不前. 0-2热处理的概念、工艺特点 1、热处理：采用适当的方式对固态金属或合金进行加热、保温和冷却， 以获得所要求的组织结构（或表面化学成分)与性能的工艺。 性能包括:工艺性能、机械性能、物理性能和化学性能.
1 前言 本次课程设计主要是制定典型零件的生产工艺，是以《金属热处理原理》、《金属热处理工艺学》和《金属材料学》为基础的一门综合课程设计。从本次课程设计中，我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能，独立分析和解决实际问题的能力；培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。通过本次课程设计，可以使我们初步掌握典型零部件生产工艺过程；掌握典型零件的选材、热处理原则和工艺制定原理；理论联系实际，综合运用基础课及专业课程多方面的知识去认识和分析零部件热处理生产过程的实际问题，培养解决问题的能力。 热处理工艺是整个机器零件和工模具制造的一部分，热处理是通过改变钢的内部组织结构，以改善钢的性能，通过适当的热处理可以显著提高钢的机械性能，延长机器零件的使用寿命。合理的热处理工艺方案，不但可以满足设计及使用性能的要求，而且具有最高的劳动生产率，最少的工序周转和最佳的经济效果。 通过课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 2 零件图分析 万能分度头是通用设备的必备设备，它可以辅助机床完成被加工零件在圆周任意度上的分度工作。如对零件分度钻孔，铣槽，铣削圆弧和零件划线工作。其主轴的回转现可在0°-90°之间任意调整。分度主轴可配备各种类型的卡盘及夹具。
技术要求：硬度45-50HRC A,B段硬度＜30HRC 2.1受力分析及性能要求 主轴是机床上传动力的零件，由于负荷不同，受力大小也不同，常承受弯曲、扭矩、冲击、同时受到在滑移和转动部位受摩擦作用。因此主轴的性能要求是高硬度、足够的韧性及疲劳强度、强度、形状畸变要求。 上述万能分度头主轴，从工件整体来说作为机床传动件，必须具备一定的强韧性，同时后端直径48.2及A、B两部位受击段，由于承受一定的扭转、摩擦力，因此要求具备较高的强度、硬度。 3 材料的选择 依据主轴的工作条件，与滑动轴承相配合，主轴承受的载荷较小，主轴的转速也较小，工作表面精度要求不高的特点，可以选用调质钢或渗碳钢。渗碳钢表面有高的弯曲、接触、疲劳强度及高的耐磨性，心部有良好的塑性和韧性，但是从所给的零件图要求来看，此空心主轴要求内表面也有一定的耐磨性和抗疲劳性，而且渗碳钢热处理变形较大，工艺性能较差，因此渗碳钢不适合做此类轴，因而选用调质钢。 3．1调质钢简介
目录 第一章 热处理工设计目的 (1) 第二章 课程设计任务 (1) 第三章 热处理工艺设计方法 (1) 3.1 设计任务 (1) 3.2 设计方案 (2) 3.2.1 12CrNi3叶片泵轴的设计的分析 (2) 3.2.2 钢种材料 (2) 3.3设计说明 (3) 3.3.1 加工工艺流程 (3) 3.3.2 具体热处理工艺 (4) 3.4分析讨论 (11) 第四章 结束语 (13) 参考文献 (14)
12CrNi3叶片泵轴的热处理工艺设计 一. 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 二. 课程设计的任务 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 三. 热处理工艺设计的方法 1. 设计任务 12CrNi3叶片泵轴零件图如图3.1 图3.1 12CrNi3叶片泵轴
2、设计方案 2.1.工作条件 叶片泵是由转子、定子、叶片和配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油和压油。叶片泵的结构紧凑，零件加工精度要求高。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳，在花键和颈轴处收磨损。因此，要求轴有高的强度，良好的韧性及耐磨性。 2.1.1失效形式 叶片泵轴的主要失效形式是疲劳断裂，在花键和轴颈处可能发生工作面的磨损、咬伤，甚至是咬裂。 2.1.2性能要求 根据泵轴的受力情况和失效分析可知 ,叶片泵轴主要是要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性，以保证轴在良好的服役条件下长时间的工作。 2.2钢种材料 12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，比12CrNi2A钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比12CrNi2A钢截面稍大的零件。该钢淬火低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性能，钢的低温韧性好，缺口敏感性小，切削加工性能良好，当硬度为HB260～320时，相对切削加工性为60%～70%。另外，钢退火后硬度低、塑性好，因此，既可以采用切削加工方法制造模具，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。为提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性，该钢适宜制造大、中型塑料模具。12CrNi3高级渗碳钢的淬透性较高 ,退火困难。由于不渗碳表面未经镀铜防渗 ,因此渗碳后进行低温回火 , 降低硬度 , 便于切去不渗碳表面的渗碳层。材料加工成叶片泵轴需进行复杂的化学热处理，使心部硬度为 HRC31～HRC41，表面硬度不低于HRC60，从而使泵轴表面有较高硬度，心部呈现