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金属加热热量计算公式

金属加热热量计算公式

金属加热热量计算公式
金属加热热量计算公式是可以采用Q=cm△T公式,其中热量30800=C*0.5*(90-20),计算出来C=880,然后对照金属比热容表,即可对应出相应的金属啦
基本参数:需要加热的管体重量约50KG,比热容是C=0.46×10³J/(㎏·℃),要求在规定的时间内(3分钟)从常温加热到300度。

假设常温t1为20℃,则温升△t为280℃。

1.根据吸收的热量公式Q=cm△t当中Q表示吸收的热量,C表示比热容,m表示质量,△t表示温差。

根据公式来算Q=0.46×10³J/(㎏·℃)*50KG*280℃=6440KJ。

2.功率需求计算:要求3分钟内将管体从常温20℃加热到300℃,功率P=Q/S=38KW。

3.电源功率选型:考虑整个热处理的过程的热能损耗,建议选用一台50KW的电源,根据上式计算可以满足加热要求。

4.加热线圈定制:35mm²定制高温线单股绕,根据我们已经使用的经验,线盘距离筒体的外壁3CM,实际带载感量约200uH,用线长度约40米。

5.为了保证外壳不被加热,需要将感应线圈做屏蔽处理以保证外壳不会被加热。

同时结构的设计要考虑适合经常安装和拆卸,反复频繁使用。

6.线圈的引线、电源柜的供电线路需要做好绝缘和防水处理,并将设备的控制电源柜需要接地。

7.使用前将相应的线圈安装到需要加热的区域并临时固定,连接好线缆并设定好所需要的加热温度,开机即可自动运行。

长时间不使用时需要切断供电开关。

8.设备的控制方式需要根据控温精度,测温点的布置等条件来确定。

液态金属加热取暖原理

液态金属加热取暖原理

液态金属加热取暖原理
液态金属加热取暖主要是利用液态金属传导热能的特性。

液态金属具有良好的导热性能,传热的速度快,能够迅速将热量传递给周围环境。

当液态金属加热体加热时,热量通过热传导迅速传递给金属材料,并迅速散播到整个液态金属中。

液态金属加热体的内部有加热元件,通过加热元件释放的能量使液态金属的温度升高。

温度升高后,液态金属将热量传递给周围环境,使整个房间变得温暖。

液态金属加热取暖的优势包括:
1. 快速加热:液态金属加热体传热速度快,能够迅速将热量传递给周围环境,使房间迅速变暖。

2. 均匀加热:液态金属加热体能够将热量均匀散播到整个液态金属中,使房间内的温度分布均匀,避免出现区域性温差。

3. 节能环保:液态金属加热取暖具有较高的热效率,能够以较少的能量提供较大的热量输出,节能环保。

4. 安全可靠:液态金属加热体具有较高的耐高温性能,能够在较高温度下稳定工作,且不会发生明火,提高了使用的安全性。

总之,液态金属加热取暖通过利用液态金属的导热特性,能够迅速且均匀地将热量传递给周围环境,实现室内的快速加热,节能环保且安全可靠。

《金属的加热》课件

《金属的加热》课件
线膨胀
金属在受热时,沿着长度方向会发生线膨胀,导致物体变长。
面膨胀
金属在受热时,沿着面积方向会发生面膨胀,导致物体变宽。
体膨胀
金属在受热时,体积会发生膨胀,导致物体的整体增大。
金属加热的方法和设备
金属加热可以通过多种方法和设备实现,包括电阻加热、感应加热、激光加热等。
电阻加热
通过通电使金属产生电阻热,达到加热的目的。
《金属的加热》PPT课件
欢迎大家来到本次关于金属加热的PPT课件。在这个课件中,我们将深入了解 金属加热的原理、热传导和导热系数、热膨胀、加热的方法和设备,以及热 处理金属的目的和方法。
金属加热原理
金属加热原理涉及金属内部分子的热运动,通过外界能源输入,使金属内部分子运动加剧,导致金属温度上升。
热分子运动
工艺选择
根据金属的材料属性和需要的性能,选择相应的热处理工艺。
金属的热处理过程
金属的热处理包括加热、保温和冷却三个过程,每个过程都起到关键的作用。
加热
将金属加热到特定温度,达到 热处理的要求。
保温
保持金属在一定温度下的一段 时间,使其达到均匀的温度分 布。
冷却
将金属迅速冷却,固定其热处 理后的组织和性能。
热传导性质
金属具有良好的热传导性能, 可以迅速将热量传递到其他部 分。
导热系数
不同金属的导热系数有所不同, 铜、铝等导热系数较高,而塑 料、木材等导热系数较低。
应用范围
导热系数高的金属常用于导热 设备、制冷和换热系统等领域。
金属的热膨胀
金属在受热时会发生热膨胀现象,这是因为温度升高使金属内部分子运动加剧,导致金属的体积膨胀。
金属中的粒子不断进行热运动,而加热则引起粒子的更加剧烈的运动。

金属的加热

金属的加热

△1---对普通碳钢而言;依据Fe—C相图确定 临界点
△2---对合金钢而言,依以下公式确定临界点
Tc Ai X i K Ai i种元素系数 X i i种元素重量含量
T再 = 0.4 T熔
2、确定优化加热温度方框图
化学成份 临界点 热处理目的 加热温度确定 小批量试验 奥氏体晶粒度的控制 原材料成份、组织和加工状态 热处理应力和变形、开裂的控制
λ——热传导系数,单位为 J/(m*h*℃) dt/dx——温度梯度。 负号表示热流量方向和温度梯度方向相反
2、影响热传导系数的因素:
(1)钢的化学成分: 合金元素及碳含量一般降低传热系数。 (2)组织状态: λ随钢中组织组成物,按A 增大 。
M淬
M回
P的顺序
(3)加热温度: 热传导系数与温度的关系近似地呈线性关系:
Q----单位时间内加热介质传递给工件表面的能量
2、影响对流换热系数的因素
影响对流换热的因素很多,主要有以下几个方面: ●流体流动的动力:静止,强迫
●流体的流动形态:层流,紊流 ●流体的状态变化:液体,气体等 ●流体的物理性质:导热系数、比热、密度,其值越大,给热系 数越大;粘度系数越大,给热系数越小。 ●换热面的几何因素:工件形状、工件在炉内放置等
Q 1
同理可得第二和第三层的导热量 在稳定导热时,Q为定值,即 Q1=Q2=Q3=Q,由以上各式可得:
1
(t1 t2)
t1 t 4 Q R总
由上式可知,多层壁的导热量决定于 总温差和总热阻,而总热阻等于各层热阻 之和.当各层壁间接触不紧密时,其间充有静止气体,将产生接触热阻。 这时上式应加入接触热阻值。
( 1 bt ) 0
3、单层平壁稳定导热

金属材料工学第一章 金属材料的加热

金属材料工学第一章 金属材料的加热

在相同温度下,一切物体的辐射能以黑体最大。 黑度ε=c/c0,c0为绝对黑体的辐射系数,最大20.52kJ/(m2hK4)
用来加热工件的热量应由发热体、炉壁等辐射来的热量减去反射的热量 及其自身辐射的热量。 发热体与工件之间存在有挡板等遮热物时,将使辐射换热量减少。 气体介质(发热体与工件之间):单原子气体如H2,O2,N2等不吸收辐射能。 CO2,H2O等都能吸收较多能量。 辐射炉旁,为了减少辐射热损失,采用浅色挡板还是深色挡板?
钢的热传导系数
• 大多数纯金属的导热系数随温度升高而降低。 • 金属的纯度对导热系数影响很大,其导热系数随其纯度的增高而增大,因此合金 的导热系数比纯金属要低。 • 非金属的建筑材料或绝热材料的导热系数与温度、组成及结构的紧密程度有关, 一般随密度增加而增大,随温度升高而增大。
A<M<P 合金元素M含量对Fe-M二元 合金热传导系数的影响
氨分解装置 制备N2+H2
可逆氧化还原反应
H2-H2O气氛: Fe + H 2O ←⎯<570⎯°C→ Fe3O4 + H 2 , lg K p1 = 1455 / T −1.259 Fe + H 2O ←⎯>570⎯°C→ FeO + H 2 , lg K p3 = 724 / T − 0.391
CO-CO2气氛:
[ C ] Fe 3C , A + CO 2 ←⎯ → 2 CO , K
=
p
2 CO
p CO 2 ⋅ a C
H2-CH4气氛:
[ C ] Fe 3 C , A + 2 H 2 ←⎯ → CH
4, K
=
p CH 4
p2 H2

金属加热 弯折

金属加热 弯折

金属加热弯折在工业生产中,金属的加热和弯折是常见的工艺操作。

无论是制造汽车零件、建造大型机械还是制作家具,都离不开金属的加热和弯折过程。

这个过程经常被称为热处理,它不仅能改善金属的机械性能,还能使其形状更加符合设计要求。

金属在加热过程中会经历一系列的物理和化学变化。

当金属加热到一定温度时,其晶粒开始扩散,内部的应力也会逐渐释放。

这使得金属变得柔软,更容易被弯折和塑形。

但是,如果加热温度过高或时间过长,金属就会过度软化,甚至出现变形和烧结的情况,从而影响其使用性能。

在金属加热之后,接下来就是弯折的过程。

弯折是通过施加外力使金属发生弯曲变形的过程。

在弯折过程中,金属内部的晶粒会重新排列,形成新的晶界和晶体结构,从而使金属更加坚固和稳定。

同时,金属的弯曲半径、弯曲角度和弯曲方向也会影响到最终弯折后的形状和性能。

在金属加热和弯折过程中,工人们需要根据具体的材料和要求来调整加热温度和时间,以及施加的力度和角度。

这需要工人们具备丰富的经验和技巧,以确保金属能够得到理想的加工效果。

同时,工人们还需要使用各种工具和设备,如加热炉、弯曲机等,来完成金属加热和弯折的工艺操作。

金属加热和弯折的过程虽然看似简单,但实际上需要工人们付出很大的努力和专业知识。

他们需要不断地学习和探索,以应对不同材料和工艺要求的挑战。

只有通过不断的实践和经验积累,工人们才能够将金属加热和弯折的技术发挥到极致,为各行各业的生产提供优质的金属制品。

金属加热和弯折是一项既具有挑战性又充满创造力的工艺。

它不仅需要工人们的技术和智慧,还需要他们对工作的热情和耐心。

通过金属加热和弯折,我们可以创造出各种各样的金属制品,为人们的生活和工作带来便利和美好。

无论是一辆汽车的车身,还是一把优雅的椅子,都离不开金属加热和弯折这一重要工艺。

让我们一起感受金属加热和弯折的魅力,为创造更美好的未来而努力奋斗。

金属热处理方法

金属热处理方法

金属热处理方法
1、退火
操作方法:将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度(可以查阅有关资料)后,一般随炉温缓慢冷却。

适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料。

2、正火
操作方法:将钢件加热到Ac3或Accm 以上30~50度,保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。

正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。

对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件,也可作为最后热处理。

对于一般中、高合金钢,空冷可导致完全或局部淬火,因此不能作为最后热处理工序。

3、淬火
操作方法:将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上,保温一段时间,然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。

淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织,有时对某些高合金钢(如不锈钢、耐磨钢)淬火时,则是为了得到单一均匀的奥氏体组织,以提高耐磨性和耐蚀性。

4、回火
操作方法:将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度,经保温后,于空气或油、热水、水中冷却。

保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火;在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火;以保持高的冲击韧度和塑性为主,又有足够的强度时用高温回火。

金属热处理基础知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热

金属热处理基础知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热

金属热处理基础知识金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度,并在此温度中保持一定时间后,又以不同速度冷却的一种工艺。

1.金属组织金属:具有不透明、金属光泽良好的导热和导电性并且其导电能力随温度的增高而减小,富有延性和展性等特性的物质。

金属内部原子具有规律性排列的固体(即晶体)。

合金:由两种或两种以上金属或金属与非金属组成,具有金属特性的物质。

相:合金中成份、结构、性能相同的组成部分。

固溶体:是一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态金属晶体,固溶体分间隙固溶体和置换固溶体两种。

固溶强化:由于溶质原子进入溶剂晶格的间隙或结点,使晶格发生畸变,使固溶体硬度和强度升高,这种现象叫固溶强化现象。

化合物:合金组元间发生化合作用,生成一种具有金属性能的新的晶体固态结构。

机械混合物:由两种晶体结构而组成的合金组成物,虽然是两面种晶体,却是一种组成成分,具有独立的机械性能。

铁素体:碳在a-Fe(体心立方结构的铁)中的间隙固溶体。

奥氏体:碳在g-Fe(面心立方结构的铁)中的间隙固溶体。

渗碳体:碳和铁形成的稳定化合物(Fe3c)。

珠光体:铁素体和渗碳体组成的机械混合物(F+Fe3c 含碳0.8%)莱氏体:渗碳体和奥氏体组成的机械混合物(含碳4.3%)金属热处理是机械制造中的重要工艺之一,与其它加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。

其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。

为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能,除合理选用材料和各种成形工艺外,热处理工艺往往是必不可少的。

钢铁是机械工业中应用最广的材料,钢铁显微组织复杂,可以通过热处理予以控制,所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。

另外,铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能,以获得不同的使用性能。

应用维恩定律解释金属加热过程的颜色变化

应用维恩定律解释金属加热过程的颜色变化

应用维恩定律解释金属加热过程的颜色变化维恩定律是描述黑体辐射谱线峰值波长与温度之间的关系的一个物理定律,它是20世纪初德国物理学家威尔海姆·维恩根据实验观测而提出的。

根据维恩定律,黑体辐射谱线的峰值波长与黑体的温度呈反比关系,即峰值波长λ_max与温度T的乘积为一个常数。

这个常数被称为维恩位移常数,用符号b表示,数值约为2.89777×10^-3 m·K。

根据维恩定律,当一个物体加热时,它的辐射谱线的峰值波长会发生变化。

根据维恩定律,当物体的温度升高时,它的辐射谱线峰值波长会向短波方向移动。

换句话说,物体的颜色会发生变化。

这是因为随着温度的升高,物体内部的原子和分子会更加活跃,它们的碰撞频率增加,从而产生更多的光子。

同时,高能级的原子和分子发生跃迁的能级间隔也变小,导致发射的光子具有更高的能量和更短的波长。

我们可以通过一个简单的实验来观察金属加热过程中颜色的变化。

首先,我们需要选择一个金属样品,如铁、铜或铝。

然后,我们将金属样品置于一个加热装置中,如一个火炬或一个电炉。

当开始加热金属样品时,我们会发现初始时金属样品的颜色可能是黑色、暗灰色或银色。

这是因为在较低的温度下,金属样品的辐射谱线主要集中在长波长红外区域,没有到达可见光区域。

所以我们看到的颜色主要是金属表面的反射光。

随着温度的升高,金属样品的颜色会发生变化。

当温度达到一定值时,金属样品会发出可见光。

初始时,金属样品可能发出红光,随着温度的升高,金属样品的颜色会从红色变为橙色、黄色、白色,最终可能出现蓝色。

这是因为金属样品的辐射谱线的峰值波长随着温度的升高逐渐向短波方向移动。

需要注意的是,在金属加热过程中,颜色的变化不仅仅取决于温度,还取决于金属的化学成分。

不同金属的原子和分子的能级结构不同,从而导致不同金属在相同温度下可能产生不同颜色的光线。

此外,金属样品的颜色变化还受到其他因素的影响,如金属的表面反射性能、氧化状态和表面处理等。

金属热处理的方法

金属热处理的方法

调质热处理指的是金属热处理的方法。

将金属在固态范围内通过一定方式的加热、保温和冷却处理程序,使金属的性能和显微组织获得改善或改变,这种工艺方法称为热处理。

根据热处理的目的不同,有不同的热处理方法,主要可分为下述几种:(1)退火(代号Th):在退火热处理炉内,将金属按一定的升温速度加热到临界温度以上300~500℃左右,其显微组织将发生相变或部分相变,例如钢被加热到此温度时,珠光体将转变为奥氏体。

然后保温一段时间,再缓慢冷却(一般为随炉冷却)至室温出炉,这整个过程称为退火处理。

退火的目的是清除热加工时产生的内应力,使金属的显微组织均匀化(得到近似平衡的组织),改善机械性能(例如降低硬度,提高塑性、韧性和强度等),改善切削加工性能等等。

视退火处理工艺的不同,可分为普通退火、双重退火、扩散退火、等温退火、球化退火、再结晶退火、光亮退火、完全退火、不完全退火等多种退火工艺方式。

(2)正火(代号Z):在热处理炉内,将金属按一定的升温速度加热到临界温度以上200~600℃左右,使显微组织全部变成均匀的奥氏体(例如钢在此温度时,铁素体完全转变为奥氏体,或者二次渗碳体完全溶解于奥氏体),保温一段时间,然后置于空气中自然冷却(包括吹风冷却和堆放自然冷却,或者单件在无风空气中自然冷却等多种方法),这整个过程称为正火处理。

正火是退火的一种特殊形式,由于其冷却速度比退火快,能得到较细的晶粒和均匀的组织,使金属的强度和硬度有所提高,具有较好的综合机械性能。

(3)淬火(代号C):在热处理炉内,将金属按一定的升温速度加热到临界温度以上300~500℃左右,使显微组织全部转变成均匀的奥氏体,保温一段时间,然后快速冷却(冷却介质包括水、油、盐水、碱水等等),获得马氏体组织,可显着提高金属的强度、硬度和耐磨性等等。

淬火时的快速冷却导致的急剧组织转变会产生较大的内应力,并使脆性增大,因此必须随后及时进行回火处理或时效处理,以获得高强度与高韧性相配合的性能,一般较少仅仅采用淬火处理的工艺。

金属在加热或冷却过程中,发生相变的温度称为临界点

金属在加热或冷却过程中,发生相变的温度称为临界点

金属在加热或冷却过程中,发生相变的温度称为临界点
金属在加热或冷却过程中,会经历不同的物理变化,其中较为重要的是相变过程。

相变是指物质在特定条件下由一种物态转换为另一种物态的过程。

金属的相变温度称为临界点。

金属的临界点通常指的是金属从固态转变为液态或从液态转变
为固态的温度。

在金属加热过程中,当温度达到金属的熔点时,金属就会从固态转变为液态,这个温度就是金属的熔点临界点。

而在金属冷却过程中,当温度降到金属的凝固点时,金属就会从液态转变为固态,这个温度就是金属的凝固点临界点。

不同的金属具有不同的临界点温度,且临界点温度受多种因素影响,如压力、纯度等。

因此,在实际应用中,需要仔细地控制加热或冷却速度、温度等参数,以确保金属在合适的温度范围内进行相变,从而获得所需的成品。

- 1 -。

金属热处理原理与工艺

金属热处理原理与工艺
目的:提高硬度和耐磨性。
(4)回火:淬火的后序工序,降低淬火 产生的缺陷,否则工件易开裂。
目的:消除淬火时因冷却过快而产生内 应力,降低金属的脆性,降低硬度,提高塑 性和韧性。
二、金属加热方法及设备
加热金属常用的能源有电能和化学能(燃 料),通过适当的方式转换为热能,从而对工 件进行加热。
加热方法不同,能源的有效利用率也不同, 耗能情况不同,科学合理地选用不同的加热方 法是节能的有效途径。
(2)正火:加热到高温,空气冷却。 特点:a.冷却速度快,获得的组织更细
b.正火后的强度、硬度较退火后稍 高,而塑性、韧性则稍低 c.不占用设备,生产率高 目的:调整材料的硬度、细化晶粒、为淬 火做准备。
(3)淬火:加热到高温,油冷、水冷 或高压空气冷却。
特点:强度、硬度会得到提高,增加 耐磨性,并在回火后获得高强度和一定韧 性相配合的性能。
注意事项: ➢ 这类炉子一般要求炉膛严格密封; ➢ 炉内保持正压,以防炉外空气进入引起爆炸,
并保证炉内气氛稳定; ➢ 炉气必须循环流动,以利于气氛和温度均匀,
保证工件质量一致; ➢ 炉内构件要能抗气氛侵蚀; ➢ 装有安全装置,以防有毒气氛泄漏和爆炸。
2、井式加热炉 箱式电阻炉通常放在地面上,工件通过 水平移动装入炉内。井式加热炉则是安放在 地面以下,工件垂直入炉。将液体或气体渗 剂通往炉罐内可用于渗碳、渗氮和碳氮共渗 等化学热处理;不通渗剂,可以进行淬火或 回火。
优点: 炉子装料多,生产率高,装卸料方便,炉温 均匀,长轴垂直放置或细长杆件垂直吊挂不容易变 形。 缺点: ➢ 工件阻碍气体流动; ➢ 工件与电热元件同在炉膛内,靠近电热元件 易过热(可通过设置装料筐得到改善)。
井式炉与箱式炉相比的优点: 1、用于回火时温度均匀(回火温度低,传热 主要靠对流和传导,井式炉都加有电扇)、装料多, 劳动强度低。 2、用于淬火或化学热处理时适合于大件、细 长杆件(只能水平放置,容易变形,井式炉则 可 以吊挂在炉内,垂直放置,减小变形)和大型长轴 件。

金属与合金在加热时的物理化学现象

金属与合金在加热时的物理化学现象

金属及合金在热处理时,可以在不同的介质中加热。

例如在空气介质中加热、在保护气氛中加热、真空加热、浴炉加热、流态化炉中加热等。

在加热过程中金属表面必定要和周围介质发生作用,例如化学反应。

典型的如氧化、脱碳等,还可能发生物理作用,如脱气、合金元素的蒸发等。

这些物理、化学作用可直接影响被处理工件的表面状态,从而影响工件的使用性能。

1、金属在加热时的氧化反应及氧化过程工件在热处理加热时,难免和氧、水以及二氧化碳等气体发生作用,而使表面氧化,并在表面形成氧化皮。

这种氧化皮是不希望留存的,它不仅使工件表面变色,失去光泽,而且使机械性能,如弯曲疲劳强度等变坏。

为此必须防止氧化现象的发生。

2、钢加热时的脱碳及脱碳过程(1)钢加热时的脱碳、增碳平衡钢在加热时不仅表面发生氧化,形成氧化铁,而且钢中的碳也会和气氛作用,使钢的表面失去一部分碳,含碳量降低,这种现象称为脱碳。

钢的脱碳反应都是可逆反应,当反应向右进行时,钢在加热过程中发生脱碳;而当反应条件使反应向左进行时,将发生增碳作用。

此时可以根据热力学条件求出反应温度下的反应平衡常数,再与炉气成分的分压比及平衡常数比较,就可判断其是脱碳还是增碳。

(2)炉气的碳势机器测定为了定量地表示炉气对钢表面增碳或脱碳的能力,引出了碳势的概念。

碳势即纯铁在一定温度下于加热炉气中加热时达到既不增碳也不脱碳并与炉气保持平衡时表面的含碳量。

它表示炉气对纯铁饱和碳的能力,炉气碳势越高,饱和碳的能力越强。

3、钢加热时的脱碳过程及脱碳层的组织特点由于钢加热时,若炉气碳势低于钢中含碳量,则钢的表面将发生脱碳。

脱碳包括两个过程,第一钢件表面的碳与炉气发生化学反应,形成含碳气体逸出表面,使表面碳浓度降低;第二由于表面碳浓度的降低,工件表面与内部发生浓度差,从而发生的碳向表面扩散的过程。

加热金属中间面的方法

加热金属中间面的方法

加热金属中间面的方法1.火焰加热法:火焰加热法是最常见和简单的加热金属中间面的方法之一、它通过将金属中间面置于火焰中,利用火焰的高温将金属加热至所需温度。

这种方法适用于较小的金属中间面或需要快速加热的情况。

选择合适的火焰温度和火焰大小,以避免烧焦或烧坏金属中间面。

2.电阻加热法:电阻加热法是利用电流通过金属中间面产生的电阻热进行加热。

通常,将金属中间面放置在电流通路中,电流经过时会遇到阻力而释放能量并产生热量。

这种方法需要电源供电,可以根据需要控制电流大小和加热时间,从而精确调节金属中间面的加热温度。

3.感应加热法:感应加热法是利用电磁感应原理进行加热的一种方法。

通常,将金属中间面放置在电磁感应线圈内,当通过线圈的交流电流变化时,将产生变化的磁场。

金属中间面处于变化的磁场中,导致金属中间面内产生感应电流,并通过电阻热效应加热金属。

这种方法可以实现非接触加热,对形状复杂或易受损的金属中间面加热非常有效。

4.高频加热法:高频加热法是一种利用高频电场进行加热的方法。

通过高频发生器产生高频电流,金属中间面处在电场中,金属中间面的分子会由于电场的作用而产生摩擦热。

这种方法适用于金属中间面的快速、均匀加热,可以根据需要调节高频发生器输出功率和加热时间。

5.水蒸气加热法:水蒸气加热法是利用水蒸气的高温和热量进行加热的方法。

一般是将金属中间面与水蒸气接触,水蒸气的热量会传递给金属中间面,从而将金属加热至所需温度。

这种方法适用于对金属中间面进行较为均匀的加热,同时避免了焰火和电磁辐射可能带来的安全隐患。

除了以上几种方法,还有一些其他的加热方法,如电子束加热法、激光加热法等。

每种方法都有其适用的特定情况和要求,可以根据不同的加热需求选择合适的加热方法。

在进行金属中间面加热时,需要注意控制加热温度和时间,避免过度加热导致破坏或变形。

此外,在进行加热过程中也需要注意安全措施,如佩戴合适的个人防护装备,确保操作过程的安全性。

金属尖端加热效应

金属尖端加热效应

金属尖端加热效应金属尖端加热效应是指在金属尖端附近加热时,尖端处的温度升高明显高于其他部位的现象。

这种现象在金属加工、电子设备制造、化学反应等领域中起着重要作用。

本文将从物理原理、应用领域和工程实践等角度介绍金属尖端加热效应。

一、物理原理金属尖端加热效应的物理原理是以电子场发射为基础的。

当金属尖端受到电流或电压作用时,尖端附近的电子会受到电场的影响,从而形成电子发射现象。

这些发射的电子在尖端表面形成高能电子云,使尖端的温度升高。

尖端越尖锐,电子发射现象越明显,温度升高也越明显。

二、应用领域1. 电子设备制造:金属尖端加热效应广泛应用于电子器件的制造中。

例如,在半导体器件的制作过程中,可以利用金属尖端加热效应来实现局部加热,从而促进材料的扩散和反应。

这对于提高器件的性能和稳定性非常重要。

2. 金属加工:金属尖端加热效应也被广泛应用于金属加工领域。

在金属切削加工中,通过在刀具尖端加热,可以提高切削效率和切削质量。

此外,在金属焊接和熔化处理中,金属尖端加热效应也被用来实现焊接接头的局部加热,从而提高焊接质量。

3. 化学反应:金属尖端加热效应在化学反应中也起着重要作用。

例如,在催化剂的制备和应用中,可以利用金属尖端加热效应来实现催化剂的活化和再生。

此外,在化学合成和有机合成中,金属尖端加热效应也可以用于实现反应物的局部加热,从而促进反应的进行。

三、工程实践金属尖端加热效应在工程实践中有着广泛的应用。

例如,在电子器件制造中,可以通过控制电流或电压的大小和施加的时间来控制金属尖端的加热效应。

在金属加工中,可以通过选择适当的刀具材料和形状来实现金属尖端的加热效应。

在化学反应中,可以通过调整反应条件和催化剂的形状和材料来实现金属尖端的加热效应。

然而,金属尖端加热效应也存在一些挑战和限制。

首先,金属尖端加热效应的实现需要精确的控制和调节,否则可能导致不均匀的加热和温度分布。

其次,金属尖端加热效应的应用需要考虑材料的热稳定性和耐热性,以避免材料的熔化或损坏。

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修正系数越大则工件 所需的加热时间越长。
3)工件本身的影响
工件的几何形状、表面积与体积之 比、物理性质等直接影响工件内部的 热量传递及温度场。
2.5加热时发生的化学反应
2.5.1金属加热时的氧化与脱碳
金属在含有氧气、二氧化碳、水蒸气等氧化气氛中加热时 都会不同程度的发生氧化反应,使金属被氧化。
综合传热Q可用下式表示: Q= α (t介-t工件)
式中: α为综合传热给热系数, α= αc+ αr+ αcd
二、工件内部的热传导过程
工件表面获取能量后,表面温度升高,在表面和心部
存在温度梯度,发生传导传热。
三、热处理加热时间的确定
1、t加的含义:
t加=t升+t透+t保
2、t加的理论计算 薄件:t加与工件的厚度成线性关系。 厚件:t加与工件的厚度成非线性关系。
第二章 金属的加热
2.1加热方法及设备
箱式电阻加热炉
井式加热炉
浴炉
箱式电阻炉基本结构 : 由炉体和电热元件构成
箱式炉分类:按工作温度,箱式电
阻炉可分为高温(≤1300℃)、中温 (≤950℃)和低温(≤650℃)箱式电阻炉 ,
网带炉 台车炉 钟罩炉 推杆炉 震底炉
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
箱式电阻炉
马弗罐 :
真空热处理炉 :
※加热速度快,加热均匀,氧化、脱碳、变形倾 向小,加热易控制。
真空加热:
※辐射传热;
※低压充气,高纯度加热;
※间接加热。 气体介质中加热:
※综合传热,在高温区以辐射传热为主;
※空气加热,具有保护气氛、可控气氛、高温火 焰等形式;
2)工件在炉内排布方式的影响 工件在炉内的排布方式直接影响热量传递的通道。 如:辐射传热中的挡热现象及对流传热中影响气流运 动情况等。
3、传导传热: 定义:热量直接由工件的一 部分传递至另一部分,或由 加热介质把热量传递到与其 相邻的工件而无需媒介质点 移动的传热过程。
b:基本定律
4、综合传热:
实际工件在传加热过程中,三种传热方式同时存在;
但不同场合以不同传热方式为主,要综合考虑 。 综合传热Q: Q=Qc+Qr+Qcd
式中:Qc、Qr、Qcd分别为对流、辐射和传导传热的热量。
(C)+CO2→2CO (C)+H2O→CO+ H2 (C)+2H2→CH4
2.钢铁表面在炉气中的氧化还原反应
含有氢及水蒸气的气氛中加热时,570oC以上它们
与钢铁表面发生下列反应:
Fe H 2O FeO H 2 3Fe 4H 2O Fe3O4 4H 2
炉气全部由CO与CO2组成时,570oC以上钢铁表面的
C V t 炉 t 始 对于薄件: t 加 k F ln t -t 炉 终
参数:c比热,γ密度,K介质到工件的传热系数, F工件表面积,V工件的体积,t炉-炉温,t始-工件 的初始温度,t终-工件要加热到的温度。
3、生产实际中t加的计算
t加=K×H= αAH
K,加热系数;
H,有效厚度;
提高钢在高温下抗氧化性的基本方法是合金化。
为了提高钢的抗氧化性,加入的合金元素应 能在钢的表面形成一层稳定致密的合金氧化膜。 为此合金元素的离子半径应比基体金属的离子半 径小(合金元素离子半径小,生产氧化物的点阵 常数小,将使扩散困难),并比基体金属易于氧 化。只有这样才能优先形成合金氧化物。
氧化还原反应: Fe CO2 FeO CO 3Fe 4CO2 Fe3O4 4CO
3.钢铁中的其它金属与氧的反应
当钢铁材料中含有Cr、Al、Si等合金元素时,它们 可以与氧发生如下反应:
4Cr 3O2 2Cr2O3 4 Al 3O2 2 Al2O3 Si O2 SiO2
连续热处理炉:
井式加热炉
浴炉
2.2工件表面的热交换 传热的基本方式 1.热传导(又称导热) (conduction) 2.热对流 (convection) 热对流的两种方式:强制对流,自然对流
3、热辐射 (radiation)
1、对流传热: a :定义
b:基本定律(牛顿冷却公式)
c:影响对流给热系数αc 的因素 1)流体流动情况 紊流时的对流给热系数较大 强迫对流:层流与紊流 2)流体的物理性质: 导热系数λ ,比热C,密度及粘度系数等。 3)工件表面形状及其在炉内放置位置: 工件形状和放置位置对流体流动越有利, 则给热系数愈大。
高温入炉加热:将零件装入炉温比需要的最 高加热温度高100-200 ℃的炉中进行加热。 加热速度:随炉加热→预热加热→到温入炉 加热→高温入炉加热依次增大。
2、加热介质及工件放置方式的影响(影响α的因素)
1)加热介质的影响
固体加热:
液体介质中加热:
※综合传热;
※金属浴(铅浴)、油浴、盐浴;
脱碳是指钢件表层部分碳被加热气氛氧化,而使表层碳质
量分数降低的现象。脱碳也是材料的氧化过程。 氧化与脱碳的出现,将严重影响钢件的实用性能,甚至造 成无法挽救的废品。
1.钢与氧的相互作用
570oC以上,氧气与Fe发生三种类型的氧化反应:
2 Fe O2 2 FeO 3Fe 2O2 Fe3O4 4 Fe 3O2 2 Fe2O3
自然对流:
2、辐射传热:
在高于 700度 主要是 辐射传 热。
辐射传热基本特点:
辐射传热基本定律:
工件放在炉内加热,吸收发热体、炉壁等辐射 来的热量,反射部分热量;同时本身向外辐射 一部分热量。 在辐射传热时工件表面吸收的热量可表示为:
当发热体与工件之间存在挡板等遮热物时, 辐射能量将减少。

氧化层结构 <570℃:Fe2O3|Fe3O4|基体 >570℃: Fe2O3|Fe3O4 |FeO|基体
氧气与C或Fe3C发生反应生成CO2,称为脱碳反应:
Fe3C O2 3Fe CO2 C O2 CO2
工件在加热过程中表层的碳与介质中的脱碳气 体(H2、CO2、H2O)相互作用而烧损的现象
例如:圆柱:H=D,板件:H=t,筒件:H=壁厚;
α,与加热有关的常数; A,堆放系数,可取1~1.5。
四、影响热处理工件加热的因素 1、加热方式的影响 随炉加热 预热加热:将工件装入已升温至较低温度 的炉内加热,到温后再转移至预定工件加热 温度的炉内达到所要求的温度。 到温入炉加热(也叫热炉装料加热):将零件装 入炉温约等于零件需要加热温度的炉中。大多数 零件都可采用这种方法加热。
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