金属热处理工艺学简答题

1. 热处理加热炉是如何分类的热处理加热设备的主体是热处理加热炉。

其种类很多，通常按下列方式进行分类：①按热源分类可分为电阻炉和燃料炉。

②按工作温度分类可分为高温炉（工作温度＞1000℃）、中温炉（工作温度650～1000℃）、低温炉（工作温度＜650℃）。

③按加热介质分类可分为空气炉、浴炉、可控气氛炉、流动粒子炉、真空炉等。

④按作业规程分类可分为周期作业炉、半连续作业炉及连续作业炉等。

随热源、用途、工作温度、工件材料及热处理工艺要求的不同，热处理炉的结构形式又有很多种，如箱式炉、井式炉等。

2. 热处理加热炉一般应满足哪些要求为保证加热质量，适应热处理工艺的需要，热处理加热炉一般应满足如下要求：①必须有与被加热工件相适应的炉膛尺寸及工作温度；②炉温均匀，炉膛各处的最大温差不应超出工艺规范所允许的范围。

必须配有较精确的测温控温仪表。

以便能准确地指示炉膛温度并可靠地将炉温控制在规定的温度范围内；③必须有足够的加热功率，以保证加热工件能迅速达到所要求的温度。

④炉体结构应具有足够的强度、承载能力和节能效果，炉墙保温性能及炉门的密封性能要好，操作要方便、安全。

3. 与其他类型热处理炉相比，热处理电阻炉有何特点热处理电阻炉与其他类型的热处理炉相比，具有结构简单，体积小、操作方便、炉温分布均匀及温度控制准确等特点4. 简述电阻炉的种类、优缺点及适用范围。

电阻炉根据其作业方式可分为周期作业炉和连续作业炉。

目前使用较多的周期作业炉，是指工件一次成批装入炉内，待加热、保温完毕后再成批取出的炉子，如箱式炉、井式炉、台车式炉及罩式炉等。

周期作业炉的特点是结构简单、便于建造，购置费低，可以完成多种工艺，适用于多品种、小批量生产的各种温度及各种形式的热处理。

其缺点是劳动条件较差、工艺过程不易掌握、产品质量也不如连续作业炉稳定。

5. 与中温箱式电阻炉相比，高温箱式电阻炉工作与结构各有哪些特点①中温箱式电阻炉这种炉子可用于碳钢、合金钢件的退火、正火、淬火和回火以及固体渗碳等。

最高使用温度为950℃。

RJX系列为旧型号，如RJX－45－9；RX系列为新型号，如RX75－9；而 RXQ系列是可通入保护气体的新型号，如 RXQ－75－9。

与旧系列相比，新系列炉子额定功率有所增大，升温时间也缩短，热处理工件的加热质量大大提高。

图14．1是中温箱式电阻炉的结构简图。

其炉壳5用角钢或槽钢作骨架，外覆钢板焊接而成。

炉门7、门框及工作台用生铁铸成。

工作室（炉膛）3用轻质耐火砖砌，侧墙和炉顶耐火砖层与炉壳之间为保温层，用硅藻土砖砌。

炉底由炉底板4、炉底板支撑砖、搁砖和耐v1.0 可编辑可修改火砖及保温砖构成。

螺旋状或带状的电热元件安置在炉膛两侧内壁搁砖和炉底搁砖上。

电热元件一般采用铁铬铝合金或镍铬合金。

炉门内砌有轻质耐火砖及保温砖，炉门中央开有窥视孔。

通过手摇或电动链轮8升降炉门，并设置有平衡重锤6，使炉门启闭轻便（目前，新型大功率电阻炉门已多数改用液压控制系统启闭炉门）。

为了操作安全，炉门上设有开启时能切断电源的行程开关9。

测温热电偶安在热电偶孔2中（大型炉为使整个炉膛内测温、控温的准确，通常在不同部位留有多个热电偶安装孔）。

电热元件1的引出棒集中于炉后，外设安全罩。

为保证安全操作，炉壳有可靠的接地。

②高温箱式电阻炉这类炉子主要用于高速钢、高铬钢和其他高合金钢的淬火加热。

以及一般工件的快速加热和高温固体渗碳。

我国生产的高温箱式炉，最高工作温度为1350℃。

与中温炉一样，高温炉也有旧型号（RJX系列）与新型号（RX系列）之分。

RJX系列有RJX－30－13等；RX系列有RX－14－13等。

高温箱式电阻炉的工作特点是：工件在高温炉中加热。

主要靠辐射传热。

因此，电热元件直接布置在工作室内，炉膛应有足够的辐射面积。

其结构特点是：炉墙较厚、炉门口较深，以减少炉墙热损失和炉门热辐射损失，密封性要求高，炉内不设金属构件，砌筑材料的质量要求较高，常采用高铝砖或碳化硅制品。

高温箱式电阻炉的结构，如图14．2所示。

高温电阻炉的电热元件，用得最多的是硅碳棒。

硅碳棒4可垂直布置在炉膛的左右两侧，也可水平布置在炉顶和炉底。

炉底铺有碳化硅板或重质高铝砖。

炉衬5分三层，内层为高铝重质耐火砖，中间层为轻质耐火砖，外层为硅藻土，侧墙有热电偶孔7。

由于电热元件的电阻在加热过程中变化很大，为了避免损坏元件，在850℃以下，碳化硅元件的升温速度不能太快。

在使用过程中，碳化硅元件会老化，电阻值随之逐渐增加，功率降低，故配有能分小档调压的调压变压器3，以调节电炉的输入功率。

6. 按工作温度高低，可将电极式盐浴炉分为哪几类各用于何种热处理加热。

电极盐浴炉的规格种类较多，按其最高工作温度可分为高温（额定温度为1300℃）、中温（额定温度为850℃）和低温（额定温度为650℃）三种。

高温炉主要用于高速钢或高合金钢工件的淬火加热；中温炉用于碳钢及合金钢工件的淬火加热或高速钢工件的淬火预热；低温炉则用于高速钢工件的预热、分级淬火及一般钢件的回火。

7.简述电极式盐浴炉的结构和工作原理。

电极式盐浴炉是在井状炉膛内插入或在炉墙中埋入电极。

当电极接通盐浴炉专用的降压变压器次级线圈后，电极上得到低压（5．5～35伏）、大电流（1000～8000安）的交流电。

由于熔盐能导电，并且有一定的电阻，因此当电流通过熔盐时，电能借助熔盐电阻转换为热能，使熔盐达到要求的温度，加热熔盐中的工件。

变换变压器上电压档数，即可改变电极上的工作电压以及通过熔盐的电流大小，从而控制盐浴炉的功率以适应各种使用要求。

8.与电阻炉相比，盐浴炉具有哪些优缺点与电阻炉相比，具有以下主要优点：①加热速度快、温度均匀，工件氧化脱碳现象减少；②适应范围广，可完成多种热处理工艺，如正火、淬火、回火、分级淬火、等温淬火、局部加热及化学热处理，特别宜于细长工件的悬挂加热。

③炉体结构简单，制造容易且费用较低。

但是，盐浴炉也有一些缺点：①起动升温时间长，热损失大，原料（盐）和电力消耗大，不适用于处理大件；②辅助操作多，需经常捞渣、加脱氧剂及添加新盐。

工件绑扎、夹持和进出料等操作复杂，劳动强度较大；③盐浴挥发气体影响车间卫生状况，并腐蚀设备。

9.简述连续作业热处理炉的一般工作原理和主要特点及适用范围。

连续作业炉借助某些机构连续地或间歇地进行装料和出料，工件顺序地通过不同温度区完成加热过程。

连续作业炉一般采用电阻丝加热，也可使用气体或液体燃料加热。

使用连续作业炉可以提高热处理工件加热质量，提高劳动生产率，改善劳动条件。

连续作业炉主要用于品种较单一，批量较大的零件。

既可进行普通的热处理（正火、淬火、回火等）。

也可用于化学热处理。

根据传动机构不同，连续作业炉有振底式、推杆式、传动带式、旋转式鼓形炉、转底式和步进式等多种类型。

这里介绍振底式和推杆式两种较典型的常用炉型。

10.简述振底式炉的工作原理、特点及适用范围。

振底式是炉底板在振动机构的作用下往复振动的炉子。

由于炉底板往返两个方向的运动速度不同，因此炉底板上的工件便靠本身的惯性作用产生相对于炉底板的位移，自进料端脉动地移向出料端。

振底炉一般用于尺寸较小、形状简单、生产批量较大的工件的热处理。

大型耐火混凝土底板的振底炉，也可用于尺寸较大的毛坯件的正火及调质。

振底式炉由于炉子结构和振动机构都较简单，且炉底板始终处在炉内，无须料盘，热效率较高，热处理质量较好，且自动化程度和生产效率高，操作维修方便，造价低。

稍加改装即可向炉内通入保护气体，进行工件的光亮淬火加热，因此，振底炉广泛用于汽车、拖拉机零件及标准零件等热处理。

11.简述推杆式炉的工作原理、特点及适用范围。

推杆式炉是借助推杆机构推动工件或装有工件的料盘，使其沿着贯通炉膛底部的导轨间断地前进。

当推杆从推料端推进一个工件（或料盘）时，就会有一个工件（或料盘）从出料端出炉进入淬火冷却槽，或转入空冷。

改变推料周期即可调节工件的加热时间。

推杆炉的特点是结构简单，制造方便，可在较高温度下（＜1000℃）下工作，生产率大，机械化自动化程度高。

可用于大、中、小型工件的多种热处理工艺，故推杆炉应用较为广泛。

其主要缺点是料盘材料消耗量大，且料盘带走的热量也较多，热损失大。

12.钢在平衡条件下和实际条件下的加热和冷却，其临界点是如何变化的它们各用什么符号表示分别叙述它们的意义。

实际上，钢进行热处理是，组织转变并不在平衡临界温度发生，大多数都有不同程度的滞后现象。

实际转变温度与平衡转变温度只差为过热度（加热时）或过冷度（冷却时）。

过热度或过冷度随加热冷却速度的增大而增大。

通常把加热时的临界温度加注下标“c”，而吧冷却时的临界温度加注下标“r”。

钢在加热和冷却时临界温度的意义如下：Ac1——加热时P向A转变的开始温度；Ar1——冷却时A向P转变的开始温度；Ac3——加热时先共析铁素体全部溶入A的终了温度；Ar3——冷却时A开始析出先共析铁素体的温度；A ccm——加热时二次渗碳体全部溶入A的终了温度；A rcm——冷却时A开始析出二次渗碳体的温度。

13.以共析钢的C曲线为例分析等温温度、转变产物与其性能的关系。

共析钢过冷a等温转变产物组织和性能珠光体类型（高温转变产物）：v1.0 可编辑可修改共析钢a过冷到723℃—550℃之间a等温转变产物属于p型组织。

贝氏体形转变（中温转变产物）a在550℃--230℃保温转变为贝氏体型转变，其组织类型为贝氏体组织。

——它是由含碳过饱和的f+ｆｅ3ｃ两相混合物。

马氏体型转变（低温转变产物）：230℃—— -60℃保温转变为马氏体型转变，其组织类型为马氏体组织。

分为板状和片状马氏体马氏体是碳在α-ｆｅ中的过饱和固溶体。

14.影响钢的C曲线主要有哪些因素含碳量不同，钢的C曲线是如何变化的含碳质量分数，合金元素的影响，奥氏体状态的影响。

亚共析钢过冷奥氏体等温转变曲线中的A-P转变部分随奥氏体中的质量分数的增加逐渐向右移，过共析钢中的渗碳体、P转变部分则随质量分数的增加逐渐向左移。

贝氏体转变部分则都随含碳质量分数的增加向右移。

另外，随A中含碳质量分数的增加，点Ms及点Mf降低。

15.如何利用C曲线来近似分析钢的奥氏体连续冷却时的转变产物在共析钢过冷A的连续冷却转变曲线（CCT曲线)中，共析钢以大于V k（上临界冷却速度）的速度冷却时, 得到的组织为马氏体。

冷却速度小于V k′（下临界冷却速度）时, 钢将全部转变为珠光体型组织。

共析钢过冷A在连续冷却转变时得不到贝氏体组织。

16.什么是钢的临界冷却速度它与孕育期的关系如何当奥氏体化的钢由高温冷却时，是奥氏体不分解成铁素体与渗碳体的机械混合物，而转变为马氏体所需要的最低冷却速度，成为钢的临界冷却速度。

17.何谓钢的退火其目的是什么将组织偏离平衡状态的金属或合金加热到适当的温度，保持一定时间，然后缓慢冷却以达到接近平衡状态组织的热处理工艺称为退火。