热处理设备；节能；创新改造
高消耗、高污染、低效率一直是我国热处理设备的致命弱点。伴随着我国节能减排政策的提出，研究新型的热处理设备、对旧有的热处理设备进行创新改造成为热处理设备生产厂家和热处理领域专家的首要任务。本文将结合国外比较盛行的热处理设备以及我国在热处理技术上的弱势和弊端，对我国热处理设备改造和创新的方向和可能运用到的设备进行详细分析。
关键词：热处理设备；节能；创新改造
从苏联在哈尔滨援建我国的第一个电炉厂到建立专门的热处理车间，作为机械工业中涉及的一项重要技术，热处理技术在我国经过了半个多世纪的长足发展。但是，就目前形势来看，我国的热处理技术和生产出来的热处理设备仍然远远落后于国际水平。热处理设备生产工艺落后、产品氧化脱碳严重、高消耗、污染严重、产品质量差的问题普遍存在。俗话说，只有站在巨人的肩膀上才能看得更远，要想又快又好地改造热处理设备，使我国的热处理技术更上一个台阶，最快捷的办法就是借鉴和学习国外的先进技术。
一、国外热处理技术发展现状与我国的弊端
国外尤其是发达国家的热处理技术已经达到了相当高的水平。因为热处理技术涉及到环境污染、产品使用寿命、国家的可持续发展等方方面面，所以像日本、美国等国家早已对热处理未雨绸缪，早在上个世纪90年代就纷纷制定了关于本世纪热处理技术的远程目标和阶段规划。美国更是制定了截止到2020年的发展愿景，其文件中这样描述：“运用最新的CAD程序和热处理数据库，计算机模拟的仿真技术和精确控制技术实现对热处理进行高度柔性化和智能化的全面控制及系统管理。”有人对这种发展愿景进行了简单的实质性概括，污染少，畸变少，浪费少，氧化少，脱碳少，废品少、人工少。笔者认为，这也应该是全世界发展和创新热处理技术的理想。目前，许多国家针对“七少”不同的领域，开发了许多节能、可控制性强、控制精度度相对较高的设备。
例如，以燃烧炉为例，目前，国外普遍运用高效换热器来预热空气，并加设了具有蜂窝式周期蓄热器装置、发明了横向燃烧的烧嘴和辐射管，这些技术的应用都达到较好的节能效果。对于设备的改造，国外研究的重点都在相关参数上，与其说设备改造是头脑风暴的过程不如说是参数实验的过程。例如，研究发现，高温渗碳中如果把渗碳温度从930℃提高至1050℃就会减短40％的工艺周期；采用圆形截面的炉子要比采用矩形截面的炉子减少20％的散热量；用硫氮碳共渗和氧氮共渗替代渗碳和碳氮共渗可以将工艺温度从850℃－930℃降到550℃－580℃，把工艺时间从30小时～70小时减少到1.5小时～3小时。
有报道称，我国生产每吨钢材的耗电量要比欧美日本等国家高2倍到3倍，单位产值的能耗是美国的40倍，可见我国的热处理设备和热处理技术都处于一个相对低端的发展水平。事实也确实如此。如果经常翻看一些工业或者技术杂志中关于热处理之类的文章，你就会发现好多编辑记者都把我国现阶段的热处理水平和上世纪80年代欧美的水平相提并论。损耗高、资源浪费、污染严重、生产出来的产品性能差、使用寿命短等问题在我国的热处理领域广泛存在。
据调查，目前我国90%以上的热处理炉都是电炉为主；70％的热处理设备在空气中进行加热；大多数生产厂家使用的热处理设备都是文革时期生产制造的；热处理加工能力过剩，我国厂家对热处理设备的平均利用率只达到了30％；少无氧化热处理比重在30％左右；对于大多数设备的操作仍停留在手工阶段，劳动强度大；重产品轻单元技术技术研究，重产能轻质量。
目前，注视环节研究，充分利用废热、减少炉子蓄热和散热、燃烧脱脂、减轻料具质量、减少温室气体排放和有害剩余物料的排放已经成为我国改造和创新热处理设备的目标和原则。
笔者认为，要想以最快的速度摆脱我国热处理的落后局面，我们现在要做的就是师夷长技，学习外国的先进技术，借鉴国外的先进经验，进行本土化运用，并在运用过程中进行进一步的改良、改造和创新，生产出适应我国工业发展水平的设备，在这其中，重视理论和实践相结合，针对一个设备努力钻研细节上的改造和突破，充分发挥参与热处理工作人员的能动性和创造性，使我国的热处理水平有条不紊地向前推进。
二、热处理设备改造创新的几个方面
从我国与国外热处理设备的差距上，我们不难发现在下一步针对热处理设备的改造和创新上的工作重心，
包括节约电能和燃料、提高生产效率和产品质量、广泛运用自动化、提高性价比等。
（一）旧有设备改造
依照我国的国情和现有从事热处理单位的经济实力，在很长时间内，对热处理设备的更新仍然会以对旧有设备的改造为主。
1、盐浴炉的改造
对盐浴炉的改造重点要解决炉膛漏盐、炉温波动大、故障频率高、耗能大等问题。行之有效的方法包括：在盐浴炉的砌筑过程中，对标准砖的接触面进行对磨，用高强度C-8型胶进行粘合；在炉膛口加保温盖；使用导电膏；水平并联双螺旋辅助启动电极；采用微机控制系统等。
2、退火炉的改造
现在国内用到的退火炉普遍具有散热快、蓄热慢、热损失严重等缺点，必须对炉体使用新型耐火材料、进行烟气余热回收才能有效地改善这种劣势。
现在的退火炉炉体大多采用耐火砖，笔者建议替换成高温硅酸铝陶瓷耐火纤维毡，高温硅酸铝陶瓷耐火纤维毡炉体结构轻巧、蓄热损失小、节能效果较好、少污染、使用寿命长、检修起来也方便。
3、箱式电阻炉的改造
对箱式电阻炉的改造包括炉衬采用预制构件，预制构件的材料主要采用热系数小、升温速度快、使用寿命长的轻质硅酸铝纤维；加长加热室，降低其高度等。
4、热处理炉的改造
热处理炉的缺点主要是炉膛升温慢、截面温差大等。针对这些缺陷，必须通过计算热处理炉的功率对炉体进行相对彻底的改造，重新设计炉体轨道，改变原有的链条式轨道为连杆式轨道，并根据结构的变化确定控制参数。
除对旧有设备进行改造以外，热处理技术要想得到真正的发展，必须注入新鲜血液，即不断吸收世界先进技术的精髓，因地制宜加以运用。
（二）新型设备应用
笔者认为，在不久的将来，微波加热设备、离子束表面改性设备、二级管激光器、高磁场加工、复合热处理设备都有可能在热处理领域得到广泛运用。
1、微波加热设备
目前，微波加热设备已经广泛运用于家庭生活，并得到了大多数用户的认可，然而，因为微波会遭到金属反射等原因，微波加热虽然加热速度快但是在工业生产上鲜有运用。值得庆幸的是，新一项的研究为微波加热设备在热处理上的运用提供了可能性。研究发现，只要在金属周围形成等离子体，金属就能够充分吸收微波辐射。
微波加热设备的加热速度高达1300℃/s，可在瞬间开始或者停止加热，并可以依据金属的形状和尺寸进行调节，增加了加热的灵活性，并可以大大缩短加热时间，提高生产率。同时需要指出的是，微波加热设备一旦应用成功就可以取代昂贵的真空系统，大大减少热处理单位的开支。
2、离子束表面改性设备
由于我国大多数的热处理都是在空气中进行，所以器件畸形、尺寸不符、表面氧化脱碳严重等问题一直困扰着热处理单位。笔者认为，运用离子束表面改性设备，可以免除热处理单位的后顾之忧。
离子束表面改性设备是法国Sandia National Laboratories Albuquerque N.M.的专利技术，它采用高速脉动离子束，束斑尺寸达50cm2，设备脉动周期＜1μs，离子能达0.1～1MeV，可以在数微米之内快速熔化和凝固器件表面，改善大小器件的表面性能和外观，并可以提高器件的抗腐蚀能力和耐磨性。
3、二级管激光器
大功率直接二极管激光器（HPDDL）具有大长宽比光束，可在大型器件上大面积地进行快速加热，改变其输入功率或者是改变光斑移动速度都可以有效控制淬硬层的深度。与CO2激光器相比，二级管激光器一不需要水冷聚光器，二不需要对钢件进行冷覆，而且它的电光转换率高达60%。
4、热化学蓄热重整
热化学蓄热重整技术是目前国际上最流行的节约燃料措施之一，其简称为TCR。TCR主要是利用废热、二氧化碳、水蒸气等使燃料重新整合为碳氢化合物、一氧化碳、氢气三者的混合气体，这种气体可燃。TCR的功能可以通过几个数据进行说明：提高燃料炉热效率的15%—30%，减少一氧化碳、二氧化碳等气体的排放量30%—80%，如果用于燃气轮机等机器提高热效率8%—15%，从这些数据不难看出，TCR既可以减少热处理过程中的能源损耗，又可以最大程度的减少大气污染。目前，美国能源部已经将热化学蓄热重整列入“能源策略行动”重点研发项目。
5、高磁场加工
高磁场加工被称为一种不需加热的热处理方法，它只要是利用超导磁体的高磁场使材料的性能，其效果与经过热处理后的材料性能一致。目前是伊顿（Eaton corp.）公司研究的项目之一。
6、复合热处理设备
从字面意思理解，复核热处理设备即为将几种热处理工艺或加工方法进行复合或者叠加的处理方式。目前已经被广泛运用的复合热处理技术包括渗氮、氮碳共渗后感应淬火，锻后余热淬火，渗碳+CVD和气冷淬火等。
7、物理气相沉积
离子束增沉积（IBED）技术是物理气相沉积技术中最先进的一种技术，用IBED技术可在器件表面沉积多种金属和材料，由于离子束能在比较大的范围内进行调节，在很小的范围内进行选择，优化界面的结合力、密度、晶粒度完全受控于技术应用者，可控性强。目前，IBED已被运用于强化精密汽车零件和工具。
结论：
面对自然资源匮乏和大气污染加剧的严酷现实，热处理也因污染严重、高能耗走向了时代的风头浪尖。这既需要热处理相关单位发挥聪明才智，积极对现有的热处理设备进行改造，又需要我们不断借鉴国外的发展经验和先进技术的运用，从外界获取能量
《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
常用金属材料及热处理代号 硬度 材料牌号 图纸热处理标注 HB HRc 热处理目的 Q235-A ─ 不热处理 16Mn─ 不热处理 渗碳淬硬S-C59 表面≥59表面耐磨，心部韧性高，去碳处可钻孔 20 20Cr 渗碳高频淬硬 S-G59 表面≥59表面耐磨，心部韧性高，不淬硬处可钻孔正火Z ≤230 组织均匀化，消除应力 调质T235 220～250提高性能，改善组织 调质T265 250～280提高性能，改善组织 淬硬C35 30～40 变形小，硬度略提高 淬硬C42 40～45 提高强度和耐磨性，有一定的韧性 淬硬C48 45～50 提高强度和耐磨性，有一定的韧性高频淬硬G48 表面45～50表面耐磨，心部韧性高，变形小 45 40Cr 高频淬硬G52 表面50～55表面耐磨，心部韧性高，变形小 调质T265 250～280提高性能，改善组织 38CrMoAlA 氮化D900 HV≥850 提高表面硬度及耐磨性，耐疲劳，耐腐蚀性能 退火Th ≤230 降低硬度 65Mn 60Si2MnA 50CrVA 淬硬C42 40～45 提高强度和弹性 退火Th ≤230 降低硬度 GCr15 淬硬C59 ≥59 提高硬度和耐磨性 退火Th ≤230 降低硬度 T8A 淬硬C58 55～60 提高硬度和耐磨性 退火Th ≤230 降低硬度 T10A T12A 淬硬C62 ≥62 提高硬度和耐磨性 退火Th ≤255 降低硬度 9SiCr Cr12MoV W18Cr4V 淬硬C62 ≥62 提高硬度和耐磨性 HT100 HT200 HT250 热时效去应力 QT400-15 QT600-3 热时效去应力 ZG200-400 ZG270-500 正火Z ZCuSn5Pb5Zn5 ─不热处理 ZAlSi7Mg ─不热处理 T2 ─不热处理 H62 ─不热处理 L2 ─不热处理
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。
1.LY12的介绍 LY12是旧牌号，新牌号是2A12，这是一种高强度硬 铝，可进行热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中 等，点焊焊接性良好，用气焊和氩弧焊时有形成晶间裂 纹的倾向；合金在淬火和冷作硬化后其可切削性能尚 好，退火后可切削性低；抗蚀性不高，常采用阳极氧化 处理与涂漆方法或表面加包铝层以提高其抗腐蚀能力。 LY12为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较 合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2024合金的强度比7075铝合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。 1.组织致密性： 独有的晶粒细化工艺保证,航空产品系列全部通过航空航天用铝合金制品的超声波探伤工序检验,无沙孔、裂纹、气泡及杂质等。 2.内应力（人工时效）： 完美的预拉伸消除内应力工艺处理，彻底消除内应力，产品在加工和受力时也不会翘曲、开裂及变形。 3.公差精度： 产品全部符合美国材料及试验学会规范(ASTM)和航空航天材料规范(AMS),大部分产品的公差指标可超过ASTM1/2公差精度,部分产品公差指标甚至可超过ASTM 1/4标准公差精度。 4.加工性能： 将化学成分、强度及硬度的偏差降至最小，加工中不会发生"粘刀"、"崩刀"现象。 5.均匀性： 热处理技术卓越，产品在300mm厚度（或直径）以下，强度、硬度可保持一致。 6.稳定性： 生产工序全部电脑控制，绝少人为偏差，不同批次生产也可保证性能一样。 7.染色效果： 染色处理效果均匀而有光泽，表面无“条纹”状或“斑点”状、颜色不一的现象发生。 8.抗腐蚀性能 :通过金属及合金的显微检验，具有优良的抗应力腐蚀性能及抗腐蚀鳞状剥落性能，在各种介质（如水蒸气、弱酸、弱碱等）环境下长久使用不会产生凹坑或发黑现象。 9.抗高温性能: 在400℃工作环境中不会产生永久变形。 10.弯曲性能: 板材全部通过半导弯曲检验，弯曲180度不会产生开裂现象。
常用材料热处理
材料热处理中的特性： 淬透性（可淬性）：指钢接受淬火的能力 零件尺寸越大，内部热容量也越大，淬火时冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。但淬透性大的钢，尺寸效应不明显。 由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸零件时用碳钢正火比调质更经济。 常用钢种的临界淬透直径De mm 常用材料的工作条件和热处理 渗碳钢：（含碳量0.1～0.25％） 10、15、20、 15Cr、20Cr、20Mn2、20CrMn、20CrMnVB 25MnTiB、18CrMnTi、20CrMnTi、20CrMnMo 30CrMnTi、20Cr2Ni4A、12CrNi3A、18Cr2Ni4W A
渗碳钢在高温下长时间保温，晶粒易于长大，恶化钢的性能。 表面含碳量在0.85～1.05％，表层硬度≥56～65(HRC) 心部含碳量在0.18～0.25％，HRC30~45 含碳量在0.3％时，HRC30~47 常用渗碳钢渗碳后的硬度 调质钢（含碳量0.25～0.5％） 40、45、40Cr、50Mn2、35CrMo、30CrMnSi、 40CrMnMo、40MnB、40MnVB、40CrNiMoA 38CrMoAlA 碳素调质钢淬透性低。 常用调质钢的调质硬度 调质钢对表面耐磨性要求较高时还需高频淬火，要求耐磨性更高时则需渗氮。
弹簧钢含碳量：碳素弹簧钢0.6～0.9％ 合金弹簧钢0.45-0.7％ 弹簧钢的选用： 钢丝直径<12～15mm 65、75 弹簧≤25mm 65Mn、55Si2Mn 60Si2Mn、70Si3MnA 钢丝直径≤30mm 50CrVA、50CrMnVA 重要弹簧 60Si2CrVA、65Si2MnVA 弹簧钢的热处理一般是淬火加中温回火 热处理的硬度一般为 HRC41-48 对于一般小弹簧（钢丝截面D<10mm）不淬火，只作250～300去应力处理。 65Mn淬硬性好，硬度≥HRC59。 轴承钢含碳量0.95～1.10％ 含铬量0.5～1.65％ GCr9 GCr15 GCr15SiMn GsiMnV GMnMoVRE GSiMnMoV GSiMnVRE GSiMnMoVRE GMnMoV 轴承承受高压集中周期性交变载荷，由转动和滑动产生极大的摩擦。 轴承钢一般首先进行球化退火—淬火—低温回火，硬度为HRC61-65。
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：
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