热处理设备复习资料

第一单元综合训练题答案一、填空题、选择填空题1．惯用耐火材料有（粘土砖、高铝砖、耐火混凝土制品及各种耐火纤维），它们最高使用温度分别为（1350℃、1500℃、600~2．荷重软化开始点是指在一定压力条件下，以一定升温速度加热，测出样品开始变形量为0.6%温度。a.0.2%b.0.6%c.1.2%3．抗渗碳砖是Fe2O3含量a耐火材砖。a.＜1%b.＞1%c.＞2%4．惯用隔热材料有（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．传热基本方式有传导、对流、辐射，综合传热为同时具备两种或两种以上单一传热。6．电阻丝对炉墙传热是b，炉墙对车间传热是b，电阻丝对炉墙对车间传热包含了e，经过炉墙传热是a，上述四者中传热量较大或热阻较小（可忽略不计）是h、热阻较大是k；燃气对工件传热是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.电阻丝对炉墙传热i.炉墙对车间传热k.经过炉墙传热7．影响“黑度”原因有b、d、e、g、f。a.时间b.表面粗糙度c.传热面积d.温度e.物体材料f.物体形状g.物体颜色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，减弱传热有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通常金属外壳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.空气炉比燃气炉三、简答题1．比较重质砖、轻质砖以及硅酸铝耐火纤维主要性能，说明它们在热处理炉中应用及应注意问题。试选择电阻丝搁板所用材料，并说明选择依据。答：重质砖使用温度高于同材质轻质砖，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，并说明选择依据。2．比较三种基本传热方式异同。答：三种传热均与温差、传热面积、传热系数、传热时间成正比。不一样材料传热系数差异很大，对流传热还与流体流速、温度、黏度关于，辐射传热还与材料黑度、角度系数、表面粗糙程度关于。3．写出单层稳定态传导传热计算公式。答：φ=或q=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答：依照我国部颁标准，当环境温度为20℃时、工作温度为700～1000℃电炉，炉壳温升为≤50℃。预先假设炉墙外表面温度为t1－t3=900℃且δ1=0.113mδ2=为计算各层炉衬材料导热系数，还需假设t2=900℃。则轻质耐火粘土砖导热系数λ1为：λ1=0.698+0.64×t均1=0.698+0.64×=1.29〔W/(m·℃)〕硅藻土砖导热系数λ2为：λ2=0.104+0.232×=0.214〔W/(m·℃)〕将求得λ1和λ2代入公式，就可求得比热流量。q==774.5（W/m2）验算交界面温度t2t2=t1－q=950－774.5=882℃与原假设误差为≈2%误差小于5%，故原假设可用。验算炉墙外表面温度t3略最终就能够求出2m2炉墙传导热损失量φ=q·S=774.5×2=15495．写出黑体及灰体全辐射力公式。答：Eb==Cbφ=ES=εCbSCb黑体辐射系数，φ灰体或实际物体辐射力，ε灰体或实际物体黑度。6．依照被加热工件黑度不一样，比较普通加热炉与真空炉对工件加热速度（即炉膛对工件辐射热交换量）。另一个比较，当工件散放表面积比堆放表面积增加1倍时，炉膛对工件辐射热交换量增减倍数是＞1、＜1、＝1？为何？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。当工件散放表面积比堆放表面积增加1倍时，炉膛对工件辐射热交换量增减倍数是＜1，主要原因参见例1-4，S1即使增加了一倍，但φ12不是1而是小于1。7．有一浴炉，浴面面积为0.5m2，试比较其在1200℃、答：φ=ES=εCbS=0.89×5.67=118.78(kW)φ=ES=εCbS=0.74×5.67=9.165(kW)8．说明影响对流换热系数原因，比较铅浴、盐浴、空气加热速度以及盐浴、水、空气冷却速度，为何？答：对流传热与流体流速、流体性质（层流、紊流）、温度、黏度、密度关于，铅、盐、水、空气密度有较大差异，密度大者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有效热、炉衬散失热、炉墙积蓄热量、经过炉门和缝隙溢出热气损失热量、炉门和缝隙辐射出热量、炉内工夹具、支架等所消耗热量、加热可控气氛所需热量、其它热损失。连续加热炉不考虑哪项热量支出炉墙积蓄热量，炉子热效率表示公式为η=Φ效/Φ总。2．金属电热元件加热高温电阻炉最高工作温度通常是1200℃，非金属电热元件加热高温电阻炉最高工作温度是1353．电热元件数目及元件电阻值相同，相电压相同时，∆接法功率是Y接法a。a.3倍b.1/3倍c.1倍4．电阻炉低、中、高温度划分是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℃5．电阻炉中惯用电热元件材料有a,b，0Cr25Al5优于Cr20Ni80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.合金及宝贵合金质量分数低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、衣饰管电热元件属于封闭型。2．举例说明影响W允三个主要原因并解释之。W允确实定与元件材料、工作温度、散热条件等因数关于。如0Cr25Al5

比CR20Ni80高，为预防电热元件烧坏，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允能够取高些。3．说明低温井式电阻炉结构特点、结构作用及选取，比较低温井式电阻炉与中温井式电阻炉结构。答：低温井式电阻炉结构特点有电风扇、料框、导风装，为了增加低温对流传热。低温退火、低温回火、时效均能够选取低温井式电阻炉。中温井式电阻炉结构无电风扇、料框、导风装置，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异同，比较二者电风扇作用主次。答：都有电风扇和料框，炉体结构相同。低温炉炉盖在炉面以上，渗碳炉炉盖在炉面以下，低温炉料框现有导流作用，又有预防电热元件对工件直接辐射造成工件局部过热作用，渗碳炉马弗罐是个密封罐。渗碳炉电风扇主要作用是增加渗碳气氛流动以使气氛均匀，低温炉电风扇主要作用是增加炉气对流以使炉温均匀。5．依照热平衡计算法，说明怎样提升电阻炉热效率？试提出改造、维修、提升电阻炉性能方法。答：1.降低炉衬散失热，使用低导热系数筑炉材料。2.降低炉墙积蓄热量，一是使用低导热系数筑炉材料，二是采取连续式作业。3.降低炉内工夹具、支架等所消耗热量，使用耐热钢材料制作工装夹具及支架。4.降低经过炉门和缝隙溢出热气损失热量、炉门和缝隙辐射出热量，增加炉体及炉门密封性。使用耐火纤维代替耐火砖，使用耐火纤维贴在炉墙内侧或炉墙外侧，增加炉体及炉门密封性，尽可能使用电风扇，使用带状电热元件等。第三单元综合训练题答案一、填空题、选择填空题1．盐浴炉对环境污染形式有盐蒸气，残盐，残盐对工件表面有腐蚀作用，尤其是硝盐盐，需对残盐进行清理。2．浴炉中加热速度最快是铅浴炉、其次是盐浴炉或碱浴炉、最慢是油浴炉，原因是主要是在对流传热和传导传热时，传热介质密度越大传热量也越大。3．电极盐浴炉发烧体是f,h，惯用电极材料是e,g；外热式浴炉发烧体是b,c，电发烧体材料是b,e。a.固态盐b.合金电阻丝c.燃料d.低碳钢e.不锈钢f.液态盐g.石墨h.熔盐4．侧埋式电极盐浴炉电极间距为炉膛尺寸c；炉膛宽度受限最大是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电极端部间距通常为d。a.炉膛宽b.炉膛长c.50～100mmd.65～130mme.＞230mm6．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.150~550e.140~260f.1100~1350g第四单元综合训练题答案一、填空题、选择填空题1．高频感应加热装置惯用频率为d，装置种类有f、h；中频感应加热装置惯用频率为a,b，装置种类有e、g。a.2500Hzb.8000Hzc.30~40kHzd.200~300kHze.机械式f.电子管式g.晶闸管式h.晶体管式2．感应加热效应有集肤效应、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最大面积为c。a.50cm2b.100cm26．感应连续加热比功率a同时加热比功率，连续感应加热淬火惯用于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，工件小第五单元综合训练题答案一、填空题、选择填空题1．仪表指示值与被测量真值之差称为d,e，绝对误差最大允许值与仪表测量范围（即量程）百分比称为b，仪表基本误差限去掉“%”绝对值称为仪表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.精准度g.灵敏度2．惯用热电偶WRP、WRN、WRE名称铂铑10-铂、镍铬-镍硅、镍铬-铜镍，它们对应测温范围是0~1600℃、-200~1000℃、-200~800℃，高温炉、中温炉、低温炉对应热电偶为3．碳势测量精度由高到低方法分别为氧探头、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名称c、b、d，P、I、D、PID、PID调整作用特点分别是f、g、h、i、j。a.位式调整b.积分调整c.百分比调整d.微分调整e.位式调整器具备结构简单、使用方便等优点f.百分比调整特点是偏差大时，粗调作用显著，反应快，当偏差出现时，调整作用立刻见效，它但不能消除静差g.积分调整能消除静差，但调整作用迟缓，有滞后现象h.微分调整是一有偏差，即产生大幅度校正信号，调整作用改变最快，但不能消除静差。i..百分比调整是对大偏差粗调作用快、对小偏差作用慢、其静差可结合积分调整加以消除，能依照偏差大小，按百分比输出信号使偏差较快地得到校正，而积分调整最终能消除静差，微分调整对炉温突然改变有作用则实现了所谓“超前”调整作用（能快速产生大幅度校正信号，调整速度和幅度远大于百分比调整）、微分调整+积分调整有克服积分调整速度慢滞后作用、微分调整+百分比调整有克服单纯百分比调整对小偏差调整速度慢作用大大缩短了调整时间。J.调整精度高，死区小。K.调整精度低，死区大。三、名词解释、简答题4．说明热电偶保护管尺寸及材料、热电偶安装位置及深度、控温仪表精准度对炉温波动及测温精度影响，将上述情况确定，说明减小炉温波动主要方法及理由。答：1.热电偶保护管尺寸大、材料传热慢瓷管、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置不良（炉内热气流不均）等情况均增加了炉温波动，反之则炉温波动降低。5．用WRP热电偶测量实际炉温为1000℃炉温时，热电偶接线盒处温度为40答：当仪表有冷端温度自动赔偿时1.E(t、0℃)＝E(1000℃、40℃)+E(20℃、0℃)＝9.098mV＋0.113mV＝9.211mV2.E(t、0℃)＝E(1000℃、20℃)+E(20℃、0℃)=9.326mv+0.113mV=9.439当仪表无冷端温度自动赔偿时1.E(t、0℃)＝E(1000℃、40℃)＝9.0982.E(t、0℃)＝E(1000℃、20℃)＝9.326当赔偿导线极性接反时（有冷端温度自动赔偿）E(t、0℃)＝E(1000℃、40℃)—E(40、20℃)+E(20℃、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．以下气体性质及作用O2a,d、H2b,d、COb,c、CO2a,d、H2Oa,d、CH4N2e。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即使有脱碳作用，但在高温时脱碳作用并不强烈；当其含量较多时，还能够抑制炭黑产生，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g所得到气氛为净化放热式气氛。a.放热型b.吸热型c.氮基型d.O2e.H2f.COg.CO2h.H25．CO是渗碳能力较弱气体，CH4是渗碳能力强气体，若甲烷在900℃裂解，使钢表面碳质量分数达成1.0%时，CH4只需要1.5%，而弱渗碳剂CO需达c。a.70%b.85%c.6．渗碳气体中甲烷分解不饱和碳氢化合物量少，只有c，因而是优良渗碳气体。a.3%～5%b.5%～7%c.8%～9%d.＞9%7．4%氧气+氨气，对40Cr在520℃渗氮时，渗氮速度能够提升b倍。a.1倍b.1.5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．炉气氛中可控制单参数有a,b,c,d,e,h,I,j,k；选取一个影响较大参数进行控制（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.O2b.H2c.COd.CO2e.H2Of.CH4g.N2h.温度i.压力10．LiCl露点仪精度可达±1℃c碳氮共渗气氛。a.氧气b.氢气c.氨气d.空气11．采取高压将空气液化，液化温度b，然后利用氧、氮沸点不一样分馏制氮。a.＜﹣150℃b.＜﹣196℃c.12．在动态控制技术中，工艺方案依照每一炉生产过程详细进展情况，由计算机不停修正，使整个工艺过程都保持最优化状态。传统控制技术着眼于消除实际值与控制值之间偏差，而动态控制则能够消除偏差所造成后果，从而确保了工艺结果重现性，适合于渗碳和渗氮等具备滞后特征工艺过程控制。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（提供渗碳时所需活性碳原子和调整气氛碳势）。（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，预防空气渗透，二是用来稀释富化气，使之分布均匀；以甲烷为主要成份气氛是天然气；液化石油气主要成份是丙烷、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。8．说明碳势测量方法，比较这些方法效果。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主要因数。答：炉温，但以气氛成份，产生可控气氛原料，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怎样设定？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升20%`40%，二是有计算机依照基本资料自动完成。11．动态碳势控制技术中碳势值，是否是预先设定？为何？。答：动态控制技术中控制给定值不是预先设定，而是由计算机对整个工艺过程进行连续监测和数学模型在线运算，准确地求出当前浓度分布，并由计算机调动CAD软件，计算出由当前状态向设计要求最终状态发展最好工艺方案，然后由计算机自动执行。也就是说，在动态控制技术中，工艺方案依照每一炉生产过程详细进展情况，由计算机不停修正，使整个工艺过程都保持最优化状态。另首先热处理生产过程模拟、仿真控制是把热处理最初始资料，如零件、材质、技术要求（层深、钢种）等及工艺过程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，使生产过程一直处于最优工作状态。12．说明氮势控制方法。答：一是测氨分解率，更主要是测量氢气分压。氢气分压能够自动连续测量。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，天然气炉具备清洁、发烧值高、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.发烧值低h.加热速度快3．中高温炉加热速度由快到慢热处理设备是d，理由是电极盐浴炉加热介质密度大且对流加热，燃气炉加热介质即使低不过对流加热，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．真空热处理炉依照加热方式不一样，分内热式和外热式两大类，性能优良是内热式。5．外热式真空炉结构简单，易达成较高真空。缺点是工件是间接加热，所以加热速度慢、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重现性好，生产率高，适适用于产品品种单一、生产批量大工件生产。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成真空度，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成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备低饱和蒸汽压以及低蒸发量，并加有催冷剂、光亮剂、抗氧化剂特制淬火油，工件淬火光亮度和淬硬性很好。离子渗氮工艺，是在一真空容器（低真空度）中通入一定浓度氨气，并使之电离，利用带正电氮离子轰击阴极工件，完成渗氮过程。空炉时所能达成最高真空度称为极限真空度，炉子极限真空度除与泵极限真空度和抽速关于外，还与炉内总放气量与漏气量关于，炉子极限真空度只能要求一个在某个抽气时间内达成相对值。真空容器在工作时需要保持真空度称为工作真空度。为简化真空系统、降低炉子造价、预防处理工件合金元素挥发（如Cr、Ni、Mn等），应尽可能选择较低工作真空度。3．比较电阻炉、盐浴炉、燃气炉特点及选取。答：电阻炉结构简单，控温性好，适用多个工艺，但高温性受限。盐浴炉高温性好，工件不易氧化，但高温炉炉膛尺寸小，只能处理小型工件，处理后工件需清洗。燃气炉高温性好，能处理大型工件，可进行多个工艺，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