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鍛造鍛件時熱傳遞的基礎知識
熱傳遞是物體相互之間或同一物體內部熱能的傳遞。溫度差是熱傳遞的必要條件。物體間或物體內部各部分之間只要存在著溫度差,就必然會產生熱試的傳遞。
熱處理操作中的加熱、保溫和冷卻的過程,都是熱量傳遞的過程。為了準確地控制加熱和冷卻的速度,控制保溫時間及減少在此過程中的熱量損失,有必要學習傳熱學基礎知識。
熱傳遞是一種復雜的物理現象。熱傳遞的基本方式有三種:傳導、對流和輻射。
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大型鍛件的缺陷有很多種,但是常見的并對工件安全性造成嚴重威脅的則主要有以下幾種:裂紋、白點、縮孔、氣泡、夾雜物等。
裂紋內含物多有空氣存在,空氣的聲阻數量級約為102,而金屬材料的聲阻抗數量級約為106,可見空氣和金屬材料的聲學特性相差很大。由前述結論可知,裂紋與基體材料的邊界是“軟”邊界。
白點一般認為是由于工件熱處理過程中氫逸散不充分,殘留在基體中而形成的。由于氫氣的聲學特性阻抗約為1. 15 & 102,遠遠小于金屬材料的聲學阻抗。因此,由前述結論可知,白點缺陷與基體材料的邊界屬于“軟”邊界。
縮孔與氣泡這2種缺陷的內含物均為氣體,氣體的聲特性阻抗數量級為102,遠小于金屬材料的聲特性阻抗,所以這種缺陷與基體材料邊界亦屬于“軟”邊界。
非金屬夾雜物主要是指鋼中的鐵及其他元素與氧、硫、氮等作用形成的化合物,陜西碳鋼鍛件,以及在煉鋼和澆注過程中混入鋼中的耐火材料碎片。由于這些碎片的成分主要是S IA l Fe等的氧化物,故可說鋼中的非金屬夾雜物是氣體在鋼中存在的一種形式。這類材料的聲特性阻抗小于金屬基體的聲特性阻抗,所以這類缺陷與基體材料的邊界可被認為是“軟”邊界。
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為了對鍛件熱處理的質量進行控制,車間應采用一套配套的措施,其中包括打熱處理爐批號、抽查硬度、定期檢查爐溫校核儀表等等。作為參考,下面列舉了若干基本項目:
1)加熱爐的結構要合理。爐膛尺寸、爐溫及爐膛內溫度的均勻性能滿足熱處理的需要;
2)淬火槽尺寸要足夠大。保證實現快速、均勻的冷卻。為了控制淬火液的溫度,還應配有熱交換器;
3)電位計要定期校核。加熱爐應配備控制溫度和記錄溫度的電位計,由專人檢查記錄;
4)檢查和抽查硬度。硬度檢查是熱處理的不可分割的一部分,許多鋼號在回火過程中,往往中途抽取一個鍛件進行硬度檢查,以確定是否需要調整溫度;
5)溫度均勻性的檢查。爐溫均勻性的檢查應在正常工作條件下進行,每半年一次;
6)根據化學成分調整熱處理制度。某些高溫合金或合金鋼,成分的微小變化都要求對時效或回火的佳溫度作相應改變;
7)作好記錄。必須使熱處理爐的記錄與鍛件的熱處理爐批號相對應。熱處理爐批號好是打在鍛件上熔煉爐號的旁邊;
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