感应热处理基础知识
1 频率分段
高频(电流)频率:100～500KHZ,常用200～300KHZ;
超音频(电流)频率:30～80KHZ,常用30～40KHZ;
中频(电流)频率:500～20000HZ,常用2500与8000HZ;
工频感应加热:不需变频机,直接取用于50HZ工业电网。
2 高频感应加热装置
高频感应加热装置又称高频炉或高频机,它实质上就是一个大功率变频器,通过电子管振荡器将工频交流电变为大功率高频交流电,故又称为电子管式高频发生器。
目前,国产高频感应加热装置按其振荡功率有8、30、60、100、200KW等品种。
2、1 可控整流器
可控整流器得作用就是将高压变压器输出得三相高压电整流成高压直流电,并且要求直流电压在一定范围内可控,以便在加热不同尺寸得工件时能相应改变振荡器得输出功率。
闸流管因具有功率大、能承受高压、管压降小、整流效率较高等优点,故20～200KW大功率高频加热装置一般都采用它作为可控整流器得整流元件。
闸流管可控整流器常用得栅极电压控制方法有交直流叠加控制与移相控制两种。
2、2 三相可控整流电路三种典型工作状态
(1)可控闸流管全部受控状态(α=180°)
(2)可控闸流管全不受控状态(α=30°)
(3)可控闸流管部分受控状态(30～180°)
2、3 高压硅整流器
高压硅整流器就是在高压变压器高压侧用硅组作整流元件制作得整流器,就是一种新型得大功率整流器。
2、4 电子管振荡器
振荡管又叫发射管,就是高频振荡器得核心元件。大功率高频振荡管都采用真空三极管形式。
2、5 电子管主要参数
(1)内阻R i :在栅压一定时,阳极电压增量△U a 与阳极电流增量△I a 之比,称为电子管内阻,即:R i =Ia
ΔVa ?∣U g =常数 (2)放大系数μ:保持阳极电流不变,阳极电压增量△U a 与栅极电压增量之比,称为振荡管得放大系数,即:μ=Vg
ΔVa ?∣I a =常数 放大系数表明了栅压对阳极电流得控制能力比阳极电压对阳极电流得控制作用要强μ(3～100)倍。
(3)跨导S:在恒定得阳极电压下,阳极电流增量△I a 与栅极电压增量△U g 之比称为三极管得跨导,即S=Vg
ΔIa ?∣U a =常数 跨导即为栅极特性曲线直线部分得斜率。它表示栅极电压对阳极电流得控制能力。S 愈大,控制能力愈强。
以上三个参数R i 、μ、S 互相关联,即μ=S ·R i
2、6 三极电子管得放大工作状态
(1)甲类工作状态:栅负偏压E g 小于截止栅负偏压E g0放大器静态工作点为A 1点,阳流导通角2θ=360°此状态在特性曲线直线部分,非线性失真小,直流功率耗损很大,放大效率很低;
(2)乙类工作状态:栅负偏压E g2=E go ,静态工作点为A 2点,阳流导通角2θ=180°,此状态非线性失真大,直流损耗小,效率较高;
(3)丙类工作状态:│E g 3│＞│E go │,2θ＜180°,非线性失真很大,但直流损耗更小,效率更高。
2、7 电子管自激振荡
当不同频率得电流通过LC 并联电路时,电路呈现不同得阻抗。只有频率刚好等于谐振频率得电流通过时,电路阻抗最大,此时电路处于谐振状态。谐振电路呈现得纯电性阻抗称为回路得等效外阻,用R D 表示,其值由下式决定:
R D =CR L R ）wc 1（R （wl）2==2
由于只有谐振时得阻抗最大,因此只有频率为谐振频率得电流i a 通过LC 振荡回路时产生得电压降最大,其值i a R D =μk 。而其它频率得信号通过时回路呈现得阻抗很
小,相当于短路,很容易通过。所以,无论何种复杂波形得电流通过LC 振荡回路时,它总就是选择揩振频率得成分,产生谐振频率得振荡,而将其她频率得分波滤掉。电子管自激振荡器得自激振荡过程就就是利用了这一选频特性。
2、8 自激振荡条件
(1)相位条件:要维持振荡必须使反馈线圈得反馈电压u g 与振荡回路电压u k 同相位。
(2)振幅条件:正反馈太小也不能维持振荡,必须满足一定条件。通常将反馈电压u g 与振荡回路电压u k 之比
ug uk 称为反馈系数(用β表示),β值越大,反馈量也越大。因电子管得电压放大倍数k=ug
uk ,所以:k ·β=1 要使自激振荡器正常工作,必须满足k ·β≥1得条件。
2、9 双回路振荡
大功率高频振荡器多采用双回路自激振荡器,在双回路振荡电路中,第一槽路与第二槽路之间耦合程度借助于L S 来调节,而第二槽路与感应圈则通过淬火变压器耦
合。
淬火变压器又称高频变压器,它就是一个无铁芯得空心降压变压器,一次线圈就就是第二振荡回路得电感线圈,约10匝,二次线圈为单匝,即淬火感应器。
没有第二槽路得振荡器为单回路振荡器,其缺点就是不能根据负载得变化调节回路得阻抗匹配,但回路耗损较少,有利于提高整机效率。
2、10 电子管振荡器得工作状态及其调整
电子管振荡器得工作状态对输出功率大小、电能利用效率及振荡管得使用寿命影响很大。
(1)最大功率输出得条件——阻抗匹配问题
振荡器等效外阻(R o)与折合内阻(R n)相等时,振荡器得输出功率最大,也就就是所谓负载与电子管实现了匹配。
振荡器等效外阻与加热工件大小与第一与第二槽路与耦合程度有关。而折合内阻也不就是常数,它受反馈系数影响。
(2)高效输出条件
三极电子管在丙类工作状态(│E g3│＞│E go│,2θ＜180°＝时,振荡器得实际效率最高(可达60～80%);而乙类与甲类较低,分别为50～60%与25～30%。
(3)振荡器三种工作状态
①欠压状态:振荡管栅流比阳流小很多,可忽略不计,所以又叫无栅流或小栅流状态。只有栅压μg较小时,栅流才小,故称“欠压”。由于在欠压状态下,振荡管阳极损耗很大,因而效率低。严重得欠压会显著降低振荡管寿命,甚至有烧毁阳极得危险;
②临界状态:临界状态就是指R o=R n,即等效外阻与振荡管折合内阻刚好匹配得状态。在一定得振荡电压(E a)下,振荡器工作于临界状态时,振荡回路高频电压U a1与I a1最大,所以振荡功率最大,由于U a1m大,E a不变时,阳压利用系数ξ增大。这时,阴极电子在栅极上得分配比例增加,阳极耗损减小,因此效率也增高。临界状态就是调整振
荡器时要选取得工作状态。
③过压状态:当R D＞R n时,振荡回路高频电压U a1增大而“过压”。由于“过压”,反馈系数不变时,栅压也“过压”。过压造成阳流显著减小,而栅流很大。故过压状态又叫大栅流状态。在过压状态,随着R D得增加,过压程度增加,振荡器效率将继续增大,但输出功率将减小。严重得过压,会使输出功率显著降低。
综小所述:振荡器得工作状态以欠压与强过压状态最为恶劣,它不仅不能充分发挥设备潜力,而且会增加电能耗损,降低设备(振荡管)使用寿命,影响产品质量;而临界状态与弱过压状态就是输出功率大效率高得最佳工作状态,就是高频感应加热作业中所要求得工作状态。
2、11 工作状态得调节
在高频感应加热工件时,振荡器得R D不可避免地要发生变化。如果工件在开始加热时阻抗就是匹配得,则随着工件温度得升高,由于金属电阻率升高导磁率下降,焦耳热效率与磁滞热效应减小,亦即负荷降低,R j减小,因而R D随之增大,振荡器将从临界状态向过压状态转化,高频输出功率下降。这种现象,在工件温度到达居黑点附近时表现特别明显。故而在加热工件过程中,相应于R D得增大,应随时注意减小反馈或加大耦合,以维持振荡器始终处于最佳工作状态。
振荡器工作状态得调节,归纳起来就就是转动三个手轮,观察四个表。即用耦合手轮调节R D,用反馈手轮改变R n,以实现阻抗得匹配;调节移相手轮以改变输出功率。反馈与耦合手轮得配合可保持一个不动,旋转另一个,或反之,或两者同时进行。在旋转耦合,反馈手轮得同时,应注视阳流、栅流表得指示,使两者保持一定比值。在旋转移相手轮改变阳极电压时,应注视直流千伏表得指示。还有一个高频电压表(即槽路电压表),供调整工件状态时参考。
3 超音频感应加热
超音频感应加热装置得工作电流频率一般为30～70KHZ。这个频率略高于音频上
限(20KHZ),故称超音频。
超音频感应加热装置就是上世纪60年代发展起来得一种先进表面加热设备,对中模数(2、5～6)齿轮、链条、花键轴、凸轮轴、曲轴得表面淬火特别适合,弥补了高频与中频对这些零件淬火时淬硬层分布不均匀得缺陷。
超音频感应加热装置得工作原理及结构、外形与高频感应加热装置相同,仅在振荡电路上有两个不同点:一就是振荡器频率低,因此在振荡回路上安排得电容器量大;二就是多采用单回路振荡电路。
4 双频感应加热装置
双频感应加热装置就是指具有高频与超音频两段频率得感应加热装置。目前国产双频感应加热设备,其超音频频率为30～50KHZ,高频频率为90～150KHZ,高频频率虽比一般高频设备频率200～300KHZ要低,但生产实践表明:两种频率得加热效果差不多。在电路设计上,两个振荡回路通过专用闸刀开关转换。
5 中频感应加热装置
中频感应加热装置得电流频率通常为1000～8000HZ。它适用于加热层深3～16mm、工件直径大(20～500mm)得钢铁零件得表面淬火,亦可用于回火、正火、锻坯透热或熔炼金属。在汽车、拖拉机制造业中,曲轴与凸轮轴等零件得表面淬火多采用中频装置加热。
中频感应加热装置得中频电源有中频发电机(机式中频电源)与晶闸管中频电源两种。
5、1 中频淬火变压器
中频淬火变压器得作用就是实现发电机与负载得匹配与降压。淬火加热用感应圈大多为单匝或双匝。为了操作安全与避免零件与感应圈之间电击穿而烧杯工件,感应圈上工作电压要求为15～100V得低压,而流过感应圈得电流都要求较大,以便在感应圈内建立强得交变磁场。但就是,中频发电机得输出电压达375V或750V得高电压,
为此,用中频淬火变压器降压。
中频感应加热得负载,一般就是电感性负载,功率因数cosφ很低。频率为2500HZ 得发电机,其功率因数cosφ通常为0、36～0、50;频率为8000HZ得发电机,其功率因数仅为0、2～0、3。为提高功率因数,通常在电感性负载两端并联若干电容器。若选择合适,使其组成谐振于中频电源频率得谐振电路,功率因数cosφ=1,发电机将输出最大得有效功率。
5、2 电容量与匝比得选择与调整
中频淬火加热时,电容量与匝比得选择与调整就是一个很重要得问题。电容量与匝比调整得好,有利于发电机功率得利用与提高淬火质量。一般每加热一批工件,都应调整一次,以获得适合于加热该种零件所需要得电容量与匝比。
调整过程比较麻烦,因电容量与匝比互相影响,有时需要多次反复,才能达到满意效果。但无论多么复杂,功率因数cosφ等于或接近于1就是判断电容量与匝比配合就是否合适得基本标准与依据。其调整步骤大致如下:
(1)调整前,感应装置得电气、水冷等系统应处于正常状态。感应圈中必须放零件,不可在无负载情况下调整。
(2)初选匝比与电容量。依生产经验或感应器尺寸(内经与高度),初定匝比与电容量。一般感应器有效直径愈大,高度愈低,其阻抗愈大,为保持阻抗匹配,匝比应选小些,反之亦然。
电容量与匝比得调整方法:
(1)观察功率因数表指示值,若cosφ值超前,表明负载为电容性,应减小电容量;反之则相反。但由于钢制零件在加热过程中电阻率上升。导磁率下降,因而负载性质逐渐向电感性方向转移。故在实际调整中,开始加热时,一般先将回路调成电容性负载,即调到谐振点得电容量后,再过量补偿10～20%得电容量,使cosφ值为0、85～0、90(超前)。随着工件温度得提高,cosφ值由电容性逐渐接近于1。此时,功率表得读
数正好等于负载电压与电流得乘积,表示电路已达到谐振状态。
(2)当不用电压自动调整装置时,保持励磁电流恒定,则可以根据负载接通前后电压表得读数来调整电容量。若接通负载后电压表读数下降,表示负载为电感性,应增加电容量;反之,若电压表读数上升,表示负载为电容性,应减小电容量;若接通负载前后电压变化小,表示电容量合适,电路接近谐振。
(3)当使用电压自动调整装置时,电容量得多少还可根据接通负载前后励磁电流表读数得变化来判断。接通负载后,励磁电流上升,表示负载为电感性,应增大电容量;反之,若励磁电流下降,表示负载为电容性,应减小电容量;若不变化,则表明处于谐振状态。
(4)调整匝比时可采用电机电压法与电机电流法来判断。在谐振状态下,如果匝比选择得合适,此时发电机电压与电流也都达到额定值,因而输出功率为最大。如果发电机已达额定值,而电压低于额定值,而发电机电流却很小,表示匝比过大,应减小初级绕组匝数;如果电流超过额定值,而电压低于额定值,则表示匝比过小,应增加变压器初级绕组匝数。匝比改变后,功率因数将发生变化,需再次选择电容量,使cosφ=0、85～0、90(超前)。
(5)若不需设备输出最大功率,匝比可不必严格选择,调节微动激磁电流,使输出功率达到要求值即可,但cosφ值仍需调整。
5、3 晶闸管中频电源
晶闸管中频电源就是利用晶闸管元件得静态开关特性,直接将工频转变为中频得电源,用来熔炼金属或加热工件。
晶闸管中频电源得基本原理就是通过整流器先把工频交流电整流成直流,再经滤波器滤波,最后再将直流电变换成单相中频交流电,以供给负载。把直流电变换成中频交流电得装置称为逆变器。
逆变器得负载就是感应圈,它具有较大得电感。因此,负载除消耗有功功率外,还
消耗比有功功率大数倍得无功功率。这样大得无功功率,若由电网负担,则电网容量则非常庞大,很不经济,故必须用能提供无功功率得中频电容器进行补偿。根据中频电容器补偿得方法,逆变器有两种形式:电容器与感应器串联时称为串联逆变器,反之则称为并联逆变器。一般说来,并联逆变器因为对负荷变化得适应性比串联逆变器好,运行比较可靠稳定,宜于做一般用途得中频感应电源,目前应用较多。
6 高频感应加热设备检修实例
(天津金能电力电子有限公司张传旭)
摘要:高频感应加热设备中既有高压电路,又有低压电路;其控制电路中有继电器控制器、分立半导体元件、集成电路,近年来又开发了数字、微机等控制系统。因此在分析高频感应加热设备得故障时,不要只瞧表面现象,而就是要寻找内在原因,从根本上予以解决。高频设备得品种多,故障情况也千变万化,应掌握分析与判断故障得方法。通过具体例子介绍了这种理念。
关键词:高频感应加热设备电路控制系统故障
1电子管感应加热设备常见故障
[例1]设备型号码 GP100-C系列100KW(GGC80-2)等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象接通高压时过流跳闸
故障分析与解决对于这种现象,故障所包含得范围就是较广得,可分为低压电路与高压电路两部分。低压部分就是指从交流接触器到高压变压器这一段线路中得输电线有无故障,过电流继电器得整定电流有无问题,这些方面容易直观检查出来。高压部分就是指高压元件绝缘击穿造成得过流,像高压变压器,高压硅桥、高压旁路电容,高压压敏电阻,阳极阻流圈,阳极隔直流电容器及振荡管等元件得损坏都会造成这种故障。对此首先就是直观检查,如经过仔细观察未发现可疑之处,下一步就是用电压较高得摇表来测量高压对地得绝缘电阻。考虑到高压元件得绝缘电阻应就是很高得,但设备上直流高压表得电阻只有6MΩ,而振荡管阳极对地得水阻一般小于1 MΩ,因此测前必须把这两部分得连线断开。可先拆除阳极阻流圈到振荡管阳极得连线,用摇表检测时高压对地应为6 MΩ。在拆除高压表阻得连线,并擦净高压对地各绝
缘支柱上得尘埃,再用摇表测量高压对地得绝缘电阻,其值应在500 MΩ左右。若发现绝缘不良,则可逐个断开各元件,分别用摇表检测,找出故障所在。但就是摇表得检测电压(如为2500V)只就是工用电压得六分之一,所以用摇表不一定能找出问题。此时若手头别无其它电压更高得测试手段,就只得用加高压观察得办法了。每次过流冲击,对高压变压器、整流桥、振荡管、交流接角器等都会带来一定得损害,因此要尽量减少过电流得次数。试验先从第一个高压元件开始,把高压变压器高压侧得连接线断开后,试接通高压。对某些合闸时激磁电流较大得变压器,又无调压设备,虽然在合闸时跳闸得次数多些,但有时还就是能合上闸得,说明高压变压器无故障;对膈闸困难得问题,宜采用分两档合闸得办法或增加阻容吸收装置来解决。如高压变压器无问题,就接上整流元件,断开从整流柜到高压柜(振荡柜)得直流高压连线,再通电试验。此时应注意观察变压器、整流桥、电容器等元件有无爬弧、放电现象。如此一段一段往下试,最后检测振荡管。如属振荡管内真空度降低,承受不了高压,则再加上阳极高压后会出现很大得阳流,阳流表会有指示(真空度不佳得管子,通过老炼有可能恢复正常)。对于有调压装置得设备,检修应分两部分进行,首先检查调压部分,后检修振荡部分。调压器检修过程如下:
摘去可控硅调压器与升压变压器3根连线处理好绝缘。用6只(3只)200W(100W)/220V灯泡星形连接,接在调压器得输出端。调压旋钮置“0”位,调压器控制方式为“开环”。合闸按正常程序送高压启动,微调高压调谐电位器(高压调谐旋钮),6只(3只)灯泡由暗逐步到亮,平滑无闪烁为正常。如亮度不均或跳变,在保证输入相序正常得情况下,了解分析调压器故障,检修调压控制板及可控硅。
如上所述,调压器正常,但正常工作中掉闸,在振荡电路正常得情况下,可考虑调压器得过流点就是否合适。如三相电流不平衡时,应考虑可控硅性能就是否变化。检查方法就是设备以电子管零电流为负载,用示波器分别监测6只可控硅上得角发波形,在逐步增大阳流时如触发波形幅值低落或者畸变,说明该可控硅(晶闸管)已坏,应予
更换。在更换损坏得元件时,必须达到或超过原来得质量标准,以免影响电路性能与安全运行。
[例2]设备型号 GP100-C系列(GGC80-2)
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象按加热按钮工件不加热,设备不起振,有阳流无栅流
故障分析与解决对于这种现象,故障所包含得范围依然就是较广得。仍可分为可分为低压电路与高压电路两部分。低压部分就是指从交流接触器到高压变压器这一段线路中得输电线有无故障,过电流继电器、栅极电路有无问题,这些方面就是容易直观检查出来得。
高压部分就是指高压元件绝缘击穿造成得不起振;对于三回路高频设备,多数不起振就是因为第二槽路电容器损坏造成。检查这种故障时宜采用分段方法,将第二槽路断开(藕合线圈到第二槽路电容器得连接铜管断开),按正常操作程序,用第一槽路工作,瞧此时设备工作就是否正常。如此时设备能工作(起振),证明故障出现在第二槽路,这时应重点检查第二槽路得电容器就是否损坏,淬火变压器就是否短路等。反之,则应检查第一槽路元件就是否损坏,振荡管、旁路电容器等就是否正常。在更换损坏得元件时,必须达到或超过原来得质量标准,以免影响电路性能与安全运行等问题。
[例3]设备型号 GP100-C系列(GGC80-2)
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象设备不起振,有阳流无栅流
故障分析与解决用例2中得方法检查,故障出现在第一槽路至高压电路中,仔细检查发现电子管灯丝旁路电容器损坏(无容量),更换后设备运行正常。灯丝电容器在振荡电路中起高频交流旁路作用。当电容器出现故障得时候,高频旁路电流失去通路,振荡器自然就停止振荡了。灯丝旁路电容宜选用损耗小得云母电容,纸介油浸电
容由于绕制圈数多,感抗大,损耗大,很容易因发热而损坏。
[例4]设备型号 GP100-C系列(GGC80-2)
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象设备不起振,无阳流无栅流
故障分析与解决对于这种现象,故障所包含得范围大部分在高压部分,首先检查调压器工作就是否正常,如工作正常,高压0～13、5KV连续可调,则重点放在高压就是否加在电子管阳极上,经检查发现阳极阻流圈断路,造成电子管失去工作电压,产生停振。出现有高压无阳流时,多数就是高压没加到电子管阳极上。如高压加到电子管阳极上,正常情况下,按加热按钮后,电子管将呈现二极管状态,会有阳流出现。
[例5]设备型号 GP100-C单回路系列(GGC80-2)等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象不起振、高压正常有阳流无栅流
故障分析与解决对于这种现象,在检查低压线路无故障时,重点应检查振荡电路,经用摇表检查槽路电容器、隔直流电容器、电子管、旁路电容器等均无故障,经询问,该设备停机时工作正常,但过几天在开机时即出现此现象。分析认为此设备为单回路设备,只有一个LC振荡回路,停机几天后出现故障,多数就是LC振荡回路接触不良造成。仔细检查各连接点,重新打磨紧固后,开机试车一切正常(此故障多数出现在感应器与淬火变压器得连接处触不良)
[例6]设备型号 GP100-H单回路系列(GGH80-4)等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象槽路电容器容易击穿
故障分析与解决本设备就是电容反馈单回路电路得电子管振荡器。槽路电容器容易击穿得原因有以下几方面:(1)槽路电容器得比例配置不当,槽路电容由C1,C2,C3,C4组成,其中C3、C4为反馈电容,其容量在槽路总容量中所占得比例甚小,
单从C1与C2得关系已知C1上得高频电压与阳极基波电压相近。对于C1,C2,容量大得则所承担得电压就低,反之则高,即容易击穿。因此在调整单回路时,不要使C1与C2得电容量相差太多。(2)振荡器在过压状态工作时,槽路电压比较高,这也就是槽路电容器容易击穿得一个原因。因此振荡器不宜在强过压状态下工作。(3)高压电源得过压状态,也就是击穿电容器得一个原因,这种情况多发生在负载突然断开得瞬间。因此在电源部分应该装设过压吸收装置,如压敏电阻器、组容吸收装置等。(4)设备灰尘过多,过潮、连接铜排松动等。这里要说明得就是,单回路设备槽路电容器所承受得电压比较高,如使用饼式电容器,建议两只串联使用,并定期清扫保养。
[例7]设备型号 GP100-C系列(GGC80-2)等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象高压表指示偏高或偏低
故障分析与解决高压指示异常得原因就是:控制系统有故障,造成失控;阳极电压表降压电阻间跳弧,或电阻变值;电表高频旁路电容器开路。这种故障在设备振荡时读数异常,设备停振时恢复正常,很容易辨认。出现此故障时可用万用表检查,更换损坏得元件即可(多数为阳极降压电阻10W1 MΩ或5W2 MΩ损坏)。
[例8]设备型号 GP60-CR13-1系列(GGC50-2)等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象接通加热后两只管子中只有一只管子振荡,而另一只管子无栅流不振荡
故障分析与解决本设备用两只FU-431S作并联振荡,已知两只管子中有一只管子(G8)工作正常,说明故障与两管共用得阳极阻流圈、负压整流器等部分无关,重点检查G9得有关部分。首先观察G9灯丝亮度就是否正常。再在阳压为斗压时接通加热,观察阳压表得指示。可能会有两种情况:(1)G9得阳流为零。如果G9得阳极或阴极得连线未脱落,则此故障可肯定为G9栅极得直流回路不通。即当加热接通时CJ5
吸合,从CJ5常开接点到栅流表、阳流表至地得这条通路中有中断之处,使得G9栅极对地无直流通路,栅极上得高频电压为零,因此无栅流也无阳流。(2)G9得栅极表为零,阳流表为0、3A左右。已知G8工作正常,所以阳极槽路元件不会有问题。反馈电压由C11与C12分别送到两个振荡管得栅极。判断此故障为栅极无高频激励电压,可能就是C12断路,或者就是从C12到G9栅极得连线有断脱之处。此时G9相当一只二极管,故只有阳流无栅流而不能振荡。
[例9]设备型号 GP60-CR13-1系列(GGC50-2)等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象接通加热后两只管子均有阳流、无栅流不振荡
故障分析与解决此例与上例不同之处在于两管同一症状,都不振荡。判断故障就是在两管共用得电路,如阳极槽路或反馈电路等部分。或者虽属其中一个管子得元件损坏,但会影响到另一只管子得工作,分析故障在下述三个方面:(1)槽路有电容器击穿短路会造成停振。(2)振荡管栅极与阴极碰极短路造成停振。(3)振荡器耦合过紧会造成停振。(4)防寄振电容击穿短路会造成停振。(5)栅极反馈电路中断,使反馈能量送不到两管得栅极会造成停振。出现故障时应认真检查,更换故障元件。
[例10]设备型号 GP100-C、GP60-C、GP30-C、GGC系列等
制造商国内各高频设备生产厂
故障现象设备切断加热后,操作者得手碰到感应器时有触电得感觉,但阳流表与栅流表均无指示
故障分析与解决此类设备就是在振荡管栅极上控制加热接通或断开得,切断加热时把振荡管栅极得直流回路断开,并在栅极上加封锁负压,使振荡管停振。此时管子阳极上虽仍有阳极高压,但有阳极隔直流电容器、淬火变压器初、次级线圈得阻隔,而且还有淬火变压器一次线圈接地保护,因此直流高压决不会传到感应器上使人触电。使人触电得原因可肯定唯有高频电压存在所致。经仔细检查栅极电路,发现作
负压整流得二极管损坏,无负压输出。至此可分析出故障得原因就是由于,当切断加热后,振荡管得栅极上没有封锁负压,但阳压仍加着,反馈电路也就是完好得,栅极得直流回路虽被切断,但栅极对地存在漏电电阻。此时栅极受到反馈电压得激励后仍会产生振荡。但当栅流流过高阻值得漏电阻时,会产生很高得负偏压,使振荡停止。经过一段时间后,负偏压从漏电电阻上泄放完了,于就是又会产生第二次振荡。这种周期性得衰减振荡时间很短,平均电流很小,所以在阳流表与栅流表上都瞧不出来,但人体却能感觉到。这种间隙振荡对操作人员就是不安全得,因此必须定期对这部分电路进行检查。
[例11]设备型号 GP100-C、GP60-C、GP30-C、GGC系列等
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故障现象设备存在寄生振荡:(1)阳、栅极上得防寄振电阻严重发热,甚至烧毁。(2)输出功率很小或者无。(3)某些元件过热严重。(4)在一些低电压得部位,反常地出现很高得电压,造成打火放电。(5)仪表指示反常。
故障分析与解决当设备发生寄振时,首先要判断出寄生振荡形成得部位得属于哪种频率。从元件发热得情况来判断,如果就是超高频寄振,则回路得连线将发热严重。如属于低频寄振,则阳、栅极阻流圈将严重发热。对于超高频寄振可以在振荡管栅、阴极之间并联一只电容。譬如对于工作频率为400 kHz得设备,在其振荡管得栅极、阴极之间并联一只容量为500PF得电容器,它对于50mHz得寄振回路呈现出得容抗只有3Ω,相当于短路。一般只在栅极上装设L1与R1,L1得电感量与R1得阻值要根据工用频率与寄振频率来考虑。例如工作频率为400kHz,寄振频率为40mHz时,选L1为2、5μH,R1为1000Ω。若工作频率不变,寄振频率为4mHz时,选L1为2、5μH,R1为33Ω。当遇到强烈寄振时,可以在振荡管得阳极上也装上抑制寄振得元件L2与R2,R2得阻值要比R1小,而功率要大。L2得电感量要小于L1。另振荡器得接地点很重要,感应加热用得振荡器都采用阴极接地得方式。接地应严格按照使用说明
书得要求安装,重复接地电阻要小于4Ω。(出现寄振时,较方便得解决办法就是改变振荡管阴、栅极间电容器得容量)。
[例12]设备型号 GGC25-4(30KW电子管高频设备)
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故障现象加热启动、停止过程中,不定时出现过流保护现象
故障分析此设备能够正常工作,只就是在启动、停止时偶尔出现过流现象,证明主电路工作正常,可控硅调压器工作也基本正常。出现过流现象得主要原因就是由于启动、停止得瞬间,加热接触器电磁线圈在吸合或释放得瞬间产生了强大得电磁场,干扰了可控硅调压器得同步电路,使触发电路产生了误触发,由此引起过流。
解决方案:
(1)简单得方法就是在加热接触器线圈两端并接一个吸收电容器(CJ41-4uF/400V)。
(2)KWY-4调压器电路31C2(LM311)得7角与69号(地)两端并接一个50 uF/25V 得电容器。3K3(继电器)两端并接一个10uF/25V得电容器。
(3)采取软启动方法
方法一原电路不动,在KWY-4板得给定信号中(电位器得中心头)接入一个继电器或钮子开关得常开触点(继电器或钮子开关需另行安装),工作顺序依然为启动灯丝一高压一加热一启动新安装得继电器或钮子开关。
方法二将原电路得栅负压电路去除(断开KA4加热接触器得常闭点,短接常开点),将KWY-4板得给定信号(电位器得中心头)接入到原KA4得接触器常开点即可。
建议用户采取(3)软启动方法,其优点就是高压整流变压器在加热时工作,不工作时不带电,减少了变压器得空载损耗,既节约了电能又延长了电子管得得寿命。不加热时没有高压,安全可靠。运用此方法可节电、降耗,延长设备使用寿命。
[例13]设备型号 GGC25-4(30KW电子管高频设备)
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故障现象高压启动后,电位器调一点,高压表指示即到头
故障分析此故障主要出现在反馈电路上,影响到调节器。此电路得工作原理就是当给定电压与反馈电压同时送到调节器得输入端,其输出送到3F2得第二级输入端,输出为U K送到角发器。第一级输出由3RW3进行负值限幅,限幅值来UKm,当反馈电压Ufu小于或大于Ug时,调节器工作U K,随之变大或U K得变化又引起触发器得输出U C 高频方波宽度变化,从而控制可控硅得触发角变化,直至Ufu2=Ug为止。达到高压输出稳定。当失去反馈电压后,调节器输出高电平,触发器全角导通,高压表将指示到头。
解决方案重点检查高压反馈电路与KWY-4得反馈电路,多数为高频设备得高压反馈电阻烧蚀(5W2MΩ)断路或KWY-4板反馈电路得晶体管、电阻、电容、变压器等损坏。此时应更换损坏器件。如高压反馈电阻损坏又没有备件,应急方法就是将损坏电阻短路或将KWY-4调压板开环运行。
[例14]设备型号 GGC25-4(30KW电子管高频设备)
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故障现象高压启动后,调电位器高压表指示偏小或偏大
故障分析此故障与上例类似,只就是器件损坏程度不同。
解决方案重点检查高压反馈电路,多数为高频设备得高压反馈电阻阻值变大或变小,此时应更换损坏器件。如高压反馈电阻损坏又没有备件,应急方法就是将损坏电阻短路或将KWY-4调压板开环运行(用多只小功率电阻通过串联得方法达到原电阻要求值也可)。
[例15]设备型号 GGC25-4GP30-C3(30KW电子管高频设备)
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故障现象按高压按钮调谐高压时,灯丝电压降低
故障分析引起灯丝电压降低得原因不外乎为灯丝变压器损坏、变压器谐振电容损坏、电子管损坏、供电电源故障。
解决方案经外观检查,无明显得损坏迹象,用万用表检查变压器、电容器、电子管均无损坏。按正常程序启动设备,按高压按钮调谐高压,灯丝电压降低。用万用表检查可控硅输出端,发现三相电压严重不平行,进一步检查可控硅初级三相电压平行,从而断定引起灯丝电压降低得原因为调压系统电源故障。仔细检查故障就是由于A项可控硅损坏(阴极与触发极开路),造成缺相。更换可控硅后设备运行正常。此现象在其它型号设备中也有发生。有时因为触发电路发生故障,造成少触发也将出现此现象。
[例16]设备型号 GGC25-4(30KW电子管高频设备)
制造商天津市金能电力电子有限公司
故障现象按加热按钮后,灯丝电压降低,设备过流保护
故障分析引起灯丝电压降低得原因不外乎为灯丝变压器损坏、变压器谐振电容损坏、电子管损坏、供电电源故障。
解决方案经外观检查,无明显得损坏迹象,用万用表检查变压器、电容器、电子管均无损坏。将供电子管得直流高压线从阳极阻流圈处拆除(电子管不接高压)。按正常程序启动设备,按加热按钮此时不再过流,灯丝电压依然降低,用万用表检查可控硅输出端,发现三相电压严重不平行,进一步检查可控硅初级三相电压也严重不平行,从而断定引起灯丝电压降低得原因为供电电源故障。仔细检查故障就是由于给设备供电得空气开关触点烧蚀引起接触不良,大电流时造成缺相。更换开关后设备运行正常。此现象在其它型号设备中也有发生。有得开关触点烧蚀不严重,轻载或小功率时设备能正常运行,重载或大功率时出现上述现象。
[例17]设备型号 GGC25-4(30KW电子管高频设备)
制造商天津市金能电力电子有限公司
故障现象按加热按钮后,灯丝电压降低,此现象在其它型号设备中也有发生故障分析引起灯丝电压降低得原因不外乎为灯丝变压器损坏、变压器谐振电容损坏、电子管损坏、供电电源故障。
解决方案经外观检查,变压器、电容器、电子管无明显得损坏迹象,用万用表检查变压器、电容器、电子管均无损坏。将供电子管得直流高压线从阳极阻流圈处拆除(电子管不接高压)。按正常程序启动设备,按加热按钮,灯丝电压依然降低,用万用表检查可控硅输出端,发现三相电压严重不平行,进一步检查可控硅调压器,发现接灯丝变压器得那一相电压明显偏低,从而断定引起灯丝电压降低得原因为供电电源故障。仔细检查设备安装情况,发现供电电源得零线没有接到设备上,将零线接好后设备运行正常。此故障就是因为用户供电系统装有漏电保护器,而本设备为四合一供电,即保护零、工作零共用,此系统不能使设备正常运行。为使设备正常运行,用户强行将漏电保护器至设备得零线拆除。设备中电子管灯丝变压器就是单相220V供电得,缺少零线后自然输出电压会降低(设备重复接地部分不符合要求)。正确得做法应该将高频设备改为三相五线制供电,工作零线、保护零线分开(即三相五线制)。这里强调一点,在同一供电系统中决不允许一部分用电设备接零保护,而另一部分用电设备接地保护。
[例18]设备型号 GP/200-C、 GP100-C、GP60-C、GP30-C、GGC系列等
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故障现象启动加热数分钟后电子管灯丝旁路电容即损坏
故障分析引起电子管灯丝旁路电容器损坏得原因主要为大电流通过电容器,造成电容器超载损坏。此类设备在按加热按钮以前均正常,即设备起振后损坏电容器。这证明有很大得高频电流通过灯丝电容器,根据原理图分析,只有阴极电路对地失去通路才会有以上现象,应重点检查振荡后得电路。
解决方案经检查发现阳极电流表对地端虚接,造成阳流表对地开路,高频阳极
电流失去通路,高频阳极电流强行通过灯丝,阴极旁路电容对地形成通路,引起电容器超载损坏。重新将阳流表对地端接好,设备运行正常。
[例19]设备型号 GP10-C3系列等
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故障现象有阳流,无栅流,调节反馈不起作用
故障分析仔细检查发现电子管灯丝旁路电容器损坏(无容量),更换后设备运行正常。灯丝电容器在振荡电路中起高频交流旁路作用。当电容器出现故障得时候,高频旁路电流失去通路,振荡器自然就停止振荡了。灯丝旁路电容宜选用损耗小得云母电容,纸介油浸电容由于绕制圈数多,感抗大,损耗大,很容易因发热而损坏。
解决方案更换损坏得元器件
[例20]设备型号 GP10-C3系列等
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故障现象有阳流,无栅流,调节反馈不起作用
故障分析对于这种现象,故障所包含得范围依然就是较广得。可分为低压电路与高压电路两部分。低压部分就是指从交流接触器到高压变压器这一段线路中得输电线有无故障,栅极电路有无问题,这些方面就是容易直观检查出来得。
高压部分就是指高压元件绝缘击穿造成得不起振。此类设备得故障多数就是槽路电容器击穿损坏,用2500V得摇表便能检查出来。如无摇表可采用替换法或摘除法进行检查。
解决方案更换损坏得电容器
[例21]设备型号 GP30-C3、GP10-C3系列等
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故障现象启动高压或加热后跳闸
故障分析对于这种现象,故障所包含得范围主要有:高压部分、振荡部分。首
金属热处理基础知识大全 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。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。
内容提要 在热处理过程中，工件变形是一种不可避免的现象。变形量保持在一定的要求范围内不影响工件的使用，但变形过大、以至于超出公差要求范围则工件报废，不能使用，造成浪费。 本文通过对多年实际操作经验的总结，从理论上阐述了工件热处理产生变形的原因，并联系生产实际，介绍了在热处理各个环节中产生变形的因素并极具针对性的介绍了控制各种产生变形的因素，诸如：分级淬火、等温淬火、预冷淬火等热处理控制变形方法及其他确实有效的变形控制方法。并以实际生产中的产品为例，对比证明了相关控制并减小热处理变形的方法。以及实际生产过程中，在产生较大变形的情况下，针对不同的产品特性所采取的校型方法。
1、热处理变形产生的原理及危害 工件淬火中引起的变形（宏观或微观）是操作中一种常见庛病，碳素钢薄板类工件在淬火前采用综合工艺可以在不同程度控制变形，对于模具钢、高速钢、量具钢可以结合分级淬火、等温淬火、预冷淬火减小变形量。 热处理的各个环节，都存在导致产生变形的因素。物体的“热胀冷缩”是众所周知的一种现象，钢材同样也是如此，淬火时当高温工件放入淬火冷却剂时，遇冷工件必然会产生收缩。工件截面上各部分的冷却是有先后的，因此各部分发生收缩也就有了先后，工件表面先冷却、先发生收缩，工件中心后冷却，还没有发生收缩。这样表面的收缩就必然要受到中心部分的牵制。这种由于工件表里热胀冷缩的不一致（即有温差）而造成的内应力称热应力。钢在淬火冷却过程中还要发生奥氏体向马氏体组织的转变过程，由于奥氏体的比容较马氏体小得多，所以在奥氏体向马氏体转变的同时，也就伴随着发生体积的膨胀。由于工件截面上各部分的冷却速度不一致，因此发生组织的转变和体积的膨胀也就不一致。工件表面先冷到Ms点，先发生转变和膨胀，而此时中心部分却尚未（或正在）开始发生转变和膨胀，这样表面的体积必然要受到中心部分的约束。这种由于工件表里组织转变的不一致而造成的内应力称组织应力。对每一个淬火工件来讲，既有热应力，又有组织应力，问题在于这两种应力综合的结果如何。当这两种应力的综合结果超过了钢材的屈服强度（δs）时，则引起变形，当这两种内应力综合的结果超过了钢材的强度极限（δb）时，则将引起钢材发生开裂的危险。 2、变形的控制方法 2.1 热处理过程中控制变形的方法 2.1.1 加热控制法 2.1.1.1 对于形状复杂的重要零件及薄板件或工具，可在加热淬火前进行一次或两次预热，这样可以减少工件表里的温差所造成的热应力。 2.1.1.2 在保证硬度的前提下选正常淬火温度下限和采用冷却能力较为缓慢的淬火冷却剂。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/ad11226381.html, 搅拌轴热处理变形的控制 作者：苟选祥 来源：《科技创新与应用》2013年第21期 摘要：反应罐中的搅拌轴具有自身特点，加工工艺也比较特殊，对此，文章根据搅拌轴 的热处理问题，并且运用在生产加工，现已经取得良好加工效果。 关键词：搅拌轴；热处理；变形控制；加工 在生产加工过程中使用的长轴是指工件长度和直径的比值在20-25范围之上的轴类零部件，我们称之为细长轴。并且在切削力，重力以及顶紧力三个方向力的作用下，横放置的细长轴会出现弯曲现象。所以做好细长轴的精加工问题，在精确度方面打好坚实的基础，对于控制工艺加工中细长轴的受热变形有很大的帮助。反应罐的搅拌轴就是同样的原理，本文根据实际经验，工艺生产着手，对搅拌轴的热处理其弯曲变形的对应措施进行简要的分析。 1 控制在搅拌轴变形的措施 1.1 搅拌轴的工序尺寸的控制，以及余量的合理应用 搅拌轴的材质一般是2CR13或者是3CR13，由于搅拌轴作为反应罐的主要配件，机械运转对于其要求比较高，因此锻钢作为普遍选择的材料，正确合理的选择毛坯料会在很大程度上减少工艺中的粗加工的工作量。生产中的工序加工的余量是指在某一表面上的工序操作对金属所进行切割的金属层的厚度。工序加工的余量是前道工序和后道工序的差额数，前道工序的尺寸如果偏大，就会引起后道工序的余量超出，切削力也就会增大，此时的工件就会产生弯曲；但是前道工序的尺寸过小，就会引起后道工序就会有生产缺陷和误差。对此，各个工序的日常监管工作显得尤为重要，对工序的尺寸监督要谨慎严格，避免细长轴的弯曲。 1.2 搅拌轴的传统工艺和热处理 搅拌轴的硬度应该控制在850之内，渗透度的深度应该大于0.50mm，其脆性级别指数应该在1-2级范围内，这是搅拌轴在热处理的氮化工艺要求，并且格外规定搅拌轴的全长的变形量应该控制在0.05mm范围内。 我国在搅拌轴的初期应用上，按照传统的加工制造方式和流程有着独自的工艺线路以及热处理的方法。工艺线路是：锻坯，退火，调质，粗车，稳定回火，精车等直至精磨后成为成品工艺产品。传统的热处理采用的二段氮化的工艺方法，氮化后按照标准进行工艺检验，有以下的检验结果： 第一，维式的表面硬度为HV150g-945，离表面的距离是0.05mm，硬度是HV150g-910，离表面相距0.60mm处的硬度为HV150g-348。
金属材料热处理变形原因及防止变形的技术措施 摘要：在金属加工制造行业中，对热处理技术进行应用，能够从根本上实现对金属物理性质、化学性质的提升，满足了当前各项工业生产、制造事宜。在调查中发现，当前金属材料的热处理工作，主要山金属加热、保温和冷却等儿项工作流程所构成，但山于金属热处理工艺对于整体的工作环境、技术应用有着较高标准的要求，所以在实际操作的过程中，材料时常会发生变形的问题，这就需要相关工作人员在传统金属加工制造的基础上，实现热处理工艺技术的高效化应用，提升我国金属材料加工制造的整体质量与水平，进而推动社会的发展。 关键词：金属材料；热处理变形原因；防止变形 对于金属工件而言，基本的变形问题主要集中在尺寸变形以及形状变形两方面，但是，无论是哪种变形情况，都和热处理过程导致的工件内部应力息息相关。结合内应力的相关因素对问题因素进行分析，从而制定具有针对性的监督和管控措施，就能从根本上减少金属材料热处理变形和开裂导致的工件质量缺失性问题。 1金属材料性能分析 在当前的社会生产生活中，金属材料的应用范圉十分的广泛。曲于金属材料具有韧性强、塑性好以及高强度的特点，因此其在诸多行业中均有所应用。当前常用的金属材料主要包括两种：即多孔金属材料以及纳米金属材料。纳米金属材料：一般情况下，只有物质的尺寸达到了纳米的级别，那么该物质的物理性质和化学性质均会发生改变。在分析与研究金属材料性能的过程中，主要分析金属材料的如下两种性能：其一，硬度。一般情况下，金属材料的硬度主要指的是金属材料的抗击能力。其二，耐久性。耐久性能和腐蚀性是金属材料需要着重考虑的一对因素。在应用金属材料的过程中不可避免的会受到各种物质的腐蚀，山此就会导致金属材料出现缝隙等问题。 2金属材料热处理变形的影响因素 在对金属材料热处理变形的影响因素进行探究时，工作人员需要对金属材料热处理过程中各项工艺技术特点，进行全面化的掌握，并在此基础上，釆取一些具有针对性的改善措施，进而才能实现对金属材料变形的有效控制，也为金属材料热处理过程中变形控制工作的开展，起到了一定的促进作用。在对金属材料进行热处理的过程中，山于材料自身的密度构成、结构特点，以及在外界因素的影响下，材料本身可能会出现不等时性、冷热分布不均匀的问题。在金属材料受热的过程中，温度会发生较为明显的变化，这就会使金属材料内部结构的受力情况发生改变，金属材料变形的儿率增大，而这种山于内部应力分布所导致的变形，被称之为是内应力塑性变形。这种变形的特征性较为明显，会表现岀一定的方向性，且发生的频率较高，每一次对金属材料进行热加工，都会对其内部应力结构造成改变，进行热处理的频率越高，内部应力的变化情况越明显。在一般情况下, 金属材料的内应力一般被分成热应力和组织应力变形着两类，在相应的温度条件下，对金属材料展开加热、冷却操作后，可以获得纯热应力变形，组织应力变形和金属材料自身的性能、形状，以及加热冷却方式有着紧密的关联。从实际的操作流程中可以了解到，要想对金属材料的使用性能进行高效化的提升，整个热处理工序将会包含较多的工艺内容，并且在操作过程中，需要根据金属材料的种类、操作规范展开适当的调整，收集各项参数内容。但是在实际执行过程中，山于我国在温度控制、监测精度方面具备局限性，所以温度监测精度难以得到有效的把控，一旦在热处理过程中对温度的控制未能合理实现，那么就会导致比容变形的问题发生，增加金属材料变形儿率。 3金属材料热处理变形控制时需要遵循的原则
A . 单液淬火 B. 双液淬火 C. 分级淬火 D. 等温淬火 4、下列牌号中属于优质碳素结构钢的是（） A、45 B、T8 C、Q235 D、9SiCr 5、奥氏体是（）晶格。 A、体心立方 B、面心立方 C、密排六方 D、复杂斜方 6、铁碳合金相图中的A1线是（）。 A、共析线 B、共晶线 C、碳在奥氏体中的溶解度线 D、缓慢冷却时 7、在机械零件的加工过程中，往往将（）作为控制零件性能的最后一道热处理工序。 A)退火B)回火C) 正火D)淬火 8、钢的淬透性由（）决定。 A . 淬火冷却速度 B. 钢的临界冷却速度 C. 工件的形状 D. 工件的尺寸 9、亚共析钢的淬火加热温度为（）。 A . Ac3以上30～50 ℃ B. Ac1以上30～50 ℃ C. Accm以上30～50℃ D. Ac3以上50～80 ℃ 10、过共析钢的淬火加热温度为（）。 A . Ac3以上30～50 ℃ B. Ac1以上30～50 ℃ C. Accm以上30～50℃ D. Ac3以上50～80 ℃ 11、钢淬火的目的主要是为了获得（）。 A . 马氏体 B. 珠光体 C. 索氏体 D. 托氏体
12、正火后的组织比退火的（）。 A . 细 B. 粗 C. 相等 D. 几乎一样 2、淬火的目的是什么？ 13、属于淬火缺陷的是（）。 A . 偏析 B. 气泡 C. 白点 D. 硬度不足 三、判断题（10小题，每小题2分，共20分） 1、HV表示材料的布氏硬度。（） 2、去应力退火组织无变化。（） 3、Q235属于碳素结构钢。 ( ) 4、钢件淬火后发现裂纹，如裂纹两侧有氧化脱碳现象，则淬火前裂纹就已存在。 （） 5、碳素钢随含碳量的增加，其塑性、韧性将升高。（） 6、硬度愈低，金属的切削加工性能愈好。（） 7、高速钢由于具有极高的硬度而可以进行高速切削。（） 8、由于铸铁含碳量比钢高，所以硬度都比钢高。（） 9、表面热处理都是通过改变钢材表面的化学成分而改变表面性能的。（） 10、低碳钢为了改善组织结构和机械性能，改善切削加工性，常用正火代替退 火。（） 四、问答题（2小题，每小题15分，共30分） 将同一棒料上切割下来的4块45#试样，同时加热到850°，然后分别在水、油、 炉和空气中冷却，说明：各是何种热处理工艺？排列一下硬度大小。
热处理基础理论知识 一.热处理基本原理 1.碳合金的基本知识 钢和铁常通称为铁碳合金，其基体金属是铁，合金中除铁而外的其他组元如碳等，通称为合金元素。 我们通常在实际使用中只分析铁碳二元合金系，合金系中基本相有铁素体（F、α）、滲碳体（Fe C）、奥氏体（γ）三种。 3
图1.铁碳相图 根据Fe-Fe3C相图，我们把钢分三类： 亚共析钢(含碳量＜0.77％C) 共析钢（0.77％C） 过共析钢（0.77～2.11％C） 铁碳合金的组织与它的含碳量关系极大，所以它的性能也随含碳量的多少而变。合金的室温组织是铁素体和滲碳体构成的机械混合物，随合金含碳量增加，合金中的滲碳体量愈来愈多，滲碳体的分布也随之发生变化。 2.奥氏体 铁－滲碳体相图是研究铁碳合金热处理的基础。例如，钢加热到A1温度以上时，将发生组织转变，形成奥氏体，而随后进行冷却时，会因冷却速度值不同而获得稳定组织、不稳定组织和介于两者之间的所谓亚稳定组织。这就说明，经过加热和冷却这样的处理之后，可使钢材表现出不同的性能。 奥氏体的形成当把钢加热到Ac1温度时，组织中的珠光体即开始转变为奥氏体，一般将奥氏体的形成过程分为生核、长大、剩余滲碳体溶解和奥氏体成分均匀化四个阶段。 2.1奥氏体形核，奥氏体的晶核通常优先地产生于珠光体中铁素 体与渗碳体的相界面上。 因为在相界面上空位密度较高，原子排列较不规整，容易获得形成奥氏体所需要的能量和浓度的条件。 2.2奥氏体长大奥氏体晶核形成后，一面与渗碳体相接，另一面与铁素体相接。在靠近铁素体处的碳含量较低，因此在奥氏体中出现了碳浓度梯度，引起了碳在奥氏体中不断地由高浓度向低浓度的扩散。随着碳扩散的影响，奥氏体与铁素体接触处的碳浓度增高，而使奥氏体与渗碳体接触处碳浓度降低，因此失去平衡。为了恢复平衡，渗碳体势必不断地溶解，又有碳原子溶入奥氏体，使其含碳量升高而恢复到奥氏体碳的最大溶解量，与此同时发生奥氏体的碳原子又向铁素体扩散，促使这部分铁素体转变为奥氏体，并使其自身的碳含量又下降，回复到奥氏体碳的最低溶解量。这样碳浓度再一次失去平衡和恢复平衡这种反复循环过程，就使奥氏体一方
常用变形铝合金退火热处理工艺规 1 主题容与适用围 本规规定了公司变形铝合金零件退火热处理的设备、种类、准备工作、工艺控制、技术要求、质量检验、技术安全。 2 引用文件 GJB1694变形铝合金热处理规 YST 591-2006变形铝及铝合金热处理规 《热处理手册》91版 3 概念、种类 3.1 概念：将变形铝合金材料放在一定的介质加热、保温、冷却，通过改变材料表面或部晶相组织结构，来改变其性能的一种金属热加工工艺。 3.2 种类 车间铝合金零件热处理种类：去应力退火、不完全退火、完全退火、时效处理。 4 准备工作 4.1 检查设备、仪表是否正常，接地是否良好，并应事先将炉膛清理干净； 4.2 抽检零件的加工余量，其数值应大于允许的变形量； 4.3工艺文件及工装夹具齐全，选择好合适的工夹具，并考虑好装炉、出炉的方法； 4.4 核对材料与图样是否相符，了解零件的技术要求和工艺规定； 4.5在零件的尖角、锐边、孔眼等易开裂的部位，应采用防护措施，如包扎铁皮、石棉绳、堵塞螺钉等； 5 一般要求 5.1 人员： 热处理操作工及相关检验人员必须经过专业知识考核和操作培训，成绩合格后持证上岗5.2 设备 5.2.1 设备应按标准规要求进行检查和鉴定，并挂有合格标记，各类加热炉的指示记录的仪表刻度应能正确的反映出温度波动围； 5.2.2 热电温度测定仪表的读数总偏差不应超过如下指标： 当给定温度t≤400℃时，温度总偏差为±5℃； 当给定温度t＞400℃时，温度总偏差为±(t/10)℃。 5.2.3 加热炉的热电偶和仪表选配、温度测量、检测周期及炉温均匀性均应符合QJ 1428的Ⅲ类及Ⅲ类以上炉的规定。 5.3 装炉 5.3.1 装炉量一般以装炉零件体积计算，每炉零件装炉的有效体积不超过炉体积一半为准。 5.3.2 零件装炉时，必须轻拿轻放，防止零件划伤及变形。 5.3.3堆放要求： a.厚板零件允许结合零件结构特点，允许装箱入炉进行热处理，叠放时允许点及较少的线接触，避免面接触，叠放间隙不小于10mm. b.厚度t≤3mm的板料以夹板装夹，叠放厚度≤25mm，零件及夹板面无污垢、凸点，零件间、零件与夹板间应垫一层雪花纸，以防止零件夹伤。 5.3.4 装炉后需检查零件与电热原件，确定无接触时，方可送电升温，在操作过程中，不得随意打开炉门； 5.3.5 加热速度：变形铝合金退火的加热速度约13℃～15℃/秒，例如加热到410℃设定时间为0.5小时。
第二节钢在热处理加热和冷却时的组织转变 在热处理过程中，由于加热、保温和冷却方式的不同，可以使钢发生不同的组织转变，从而可根据实际需要获得不同的性能。 一、钢在热处理加热与保温时的组织转变 ——钢热处理加热的目的是获得部分或全部奥氏体，组织向奥氏体转变的过程称奥氏体化。 加热至Ac1以上时：首先由珠光体转变成奥氏体（P→A）； 加热至Ac3以上时：亚共析钢中的铁素体将转变为奥体（F→A）； 加热至Ac cm以上时：过共析钢中的二次渗碳体将转变成奥氏体（Fe3C I→A） 1、奥氏体的形成过程 共析钢奥氏体化：热处理加热至Ac1以上时，将全部奥氏体化，过程如下图。 亚共析钢奥氏体化：原始组织为F+P，加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Ac3以上时，F奥氏体化，组织全部奥氏体化 过共析钢奥氏体化：原始组织为P+Fe3C，加热至Ac1以上时，P先奥氏体化，组织部分奥氏体化；加热至Ac m以上时，Fe3C奥氏体化，组织全部奥氏体化 2、奥氏体的晶粒大小
奥氏体晶粒对性能影响：奥氏体的晶粒越细小、均匀，冷却后的室温组织越细密，其强度、塑性和韧性比较高。 [奥氏体的晶粒度]：晶粒度是指多晶体内晶粒的大小，可以用晶粒号、晶粒平均直径、单位面积或单位体积内晶粒的数目来表示。GB/T8493-1987将奥氏体晶粒分为8个等级，其中1~4级为粗晶粒；5~8级为细晶粒。 4级5级6级7级 [本质粗晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒迅速长大的钢。 [本质细晶粒钢]：热处理时随加热温度的升高，奥氏体晶粒不易长大的钢。一般完全脱氧的镇静钢、含碳化物元素和氮化物元素的合金钢为本质细晶粒钢。 3、影响奥氏体晶粒大小的主要因素 热处理工艺参数：加热速度、加热温度越、保温时间，其中加热温度对奥氏体晶粒大小的影响最为显著。 钢的化学成分：大多数合金元素（锰和磷除外）均能不同程度地阻止奥氏体晶粒的长大，特别是与碳结合能力较强的碳化物形成元素（如铬、钼、钨、钒等）及氮化物元素（如铌、钒、钛等），会形成难熔的碳化物和氮化物颗粒，弥散分布于奥氏体晶界上，阻碍奥氏体晶粒的长大。因此，大多数合金钢、本质细晶粒钢加热时奥氏体的晶粒一般较细。 原始组织：钢的原始晶粒越细，热处理加热后的奥氏体的晶粒越细。
锻造基础知识讲座 （一）锻造的基本概念。 锻造是锻压工艺的一部分，锻压包括锻造和冲压两部分。 锻造的根本目的：是获得所需形状和尺寸，同时要求其性能和组织符合一定的技术要求的毛坯。 锻造按温度来分有：热锻、温锻和冷锻。不同的锻造温度对锻件的组织和性能的影响也是不同的。 下面介绍的内容主要是热锻部分知识。 锻造分自由锻和模锻两部分。 自由锻是自由锻造的简称，自由锻包括胎模锻，适用于单件小批生产。 模锻适用于批量生产和大批量生产，如汽车制造行业。 自由锻和模锻是锻造工艺的主要支柱。 发达国家的模锻件占锻件总重量的70％以上；我国在50年 代模锻件占锻件总重量不到20％，现在有进步，但模锻件总重乃比自由锻件少。 自由锻又分手工锻和机器锻。 手工锻在现在工厂用得很少，只在工具修理部门有，农村的铁匠炉基本上还是用手工锻。 机器锻又分锤上自由锻和水压机上自由锻，前者用来生产大、中、小锻件；后者用来生产大型和特大型锻件。 自由锻特点： 1.所用工具简单，通用性强，灵活性大。 2.靠工人的手工操作来控制锻件的形状和尺寸，因此，锻件的 精度差，工人的劳动强度大，生产率低。 锻件的主要缺陷有： 1.裂纹：有横向、纵向裂纹及其它各种裂纹。 2.过烧。 3.白点（锻件内部银白色、灰白色圆形的裂纹） 4.折叠。 5.疏松、非金属夹杂物。 6.机械性能达不到要求（锻比不够）。 7.弯曲、变形。 产生以上缺陷的原因很多，有铸锭缺陷引起的，有锻造加热不当引起的，有锻造本身的原因，也有锻后冷却和热 处理不当引起的。总之，原因很多。所以当锻件的缺陷发现 后，需要综合起来进行分析，并要掌握在不同情况下产生缺
金属热处理工国家职业标准 1、概述 1.1职业等级 本职业共设五个等级，分别为：初级（国家职业资格五级）、中级（国家资格四级）、高级（国家职业资格三级）、技师（国家职业资格二级）、高级技师（国家职业资格一级）。 1.2适用对象: 从事或准备从事本职业的人员。 1.3申报条件（初级和高级技师从略） 中级(具备以下条件之一者) (1)取得初级职业资格证书后连续从事本职业工作3年以上，经本职业中 级正规培训达到规定标准学时数，并取得毕(结)业证书。 (2)取得本职业初级职业资格证书后，连续从事本职业5年以上。 (3)取得经劳动保障行政部门审核认定的、以中级技能为培养目标的中等 以上职业学校本职业毕业证书。 高级(具备以下条件之一者) (1)取得中级职业资格证书后并连续从事本职业工作4年以上，经本职业 中级正规培训达到规定标准学时数，并取得毕(结)业证书。 (2)取得本职业中级职业资格证书后，连续从事本职业工作8年
以上。 (3)取得经劳动保障行政部门审核认定的、以高级技能为培养目标的高等职业学校本职业毕业证书。 （4）大专以上本专业或相关专业毕业生，取得本职业中级职业资格证书后连续从事本职业工作2年以上。 技师(具备以下条件之一者) (1)取得高级职业资格证书后连续从事本职业工作5年以上，并经本职业技师正规培训达到规定标准学时数，取得毕(结)业证书。 (2)取得本职业高级职业资格证书后，连续从事本职业8年以上。 (3)取得本职业高级职业资格证书的高级技工学校毕业生，连续从事本职业4年以上。 1.4.0基础知识 1.4.1基础理论知识 (1)识图知识。 (2)金属材料基础知识。 (3)常用非金属材料知识。 (4)热传递基础知识。 1.4.2金属热处理工基础知识 (1)常用热处理设备知识(用途及基本结构)。 (2)金属的一般热处理工艺、表面改性热处理工艺。 (3)典型零件(主轴、齿轮等)的热处理工艺。 (4)热处理工艺管理知识。
第3章热处理变形 工件的热处理变形，主要是由于热处理应力造成的。工件的结构形状、原材料质量、热处理前的加工状态、工件的自重以及工件在炉中加热和冷却时的支承或夹持不当等因素也能引起变形。 凡是牵涉到加热和冷却的热处理过程，都可能造成工件的变形。但是，淬火变形对热处理质量的影响最大。因为淬火过程中，组织的比体积变化大、加热温度高，冷却速度快，故淬火变形最为严重。此外，淬火工艺通常安排在工件生产流程的后期，严重的淬火变形往往很难通过最后的精加工加以修正，结果使工件因形状尺寸超差而报废，造成先前各道工序的人力物力的损失；即使对淬火变形的工件能够进行校正和机加工修整，也会因而增加生产成本。工件热处理后不稳定组织和不稳定的应力状态，在常温和零下温度，长时间放置或使用过程中，逐渐发生转变而趋于稳定，也会伴随引起工件的变形，这种变形称为时效变形。时效变形虽然不大，但是对于精密零件和标准量具也是不允许的，实际生产中必须予以防止。工件的热处理变形是热处理常见的主要缺陷之一。如何减小或控制热处理变形是热处理工作者的一项重要任务。 工件的热处理变形分为尺寸变化(体积变形)和形状畸变两种形式。造成这两种形式的变形原因有所不同，尺寸变形归因于相变前后比体积差引起的工件的体积改变，形状畸变则是由于热处理过程中，在各种复杂应力综合作用下，不均匀的塑性变形造成的。这两种形式的变形很少单独存在，但是对某一具体工件和热处理工艺，可能以一种形式的变形为主。 1 工件热处理的尺寸变化 不同的组织具有不同的体积。常见组织的比体积如表3-1所示。 表3-1钢中各组织的比体积 组织wc(％) 室温下的比体积／(cm3。g-1)
热处理变形产生的原因及控制方法 学院：化学化工学院班级：09材料化学姓名：张怡群学号：090908050 摘要：热处理变形是热处理过程中的主要缺陷之一，对于一些精密零件和工具、模具，常常会因为热处理变形超差而报废。为此，本文对热处理变形产生的原因进行了阐述，并总结了减少和控制热处理变形的几种方法。 关键词：热处理变形、产生原因、控制方法 前言：金属热处理是将金属工件在适当的温度下通过加热、保温和冷却等过程，使金属工件内部组织结构发生改变，从而改善材料力学、物理、化学性能的工艺。热处理是改善金属工件性能的一种重要手段。在工件制造中选取合适的材料后，为了达到工艺要求而经常采用热处理工艺，但是热处理除了具有积极作用外，在处理过程中也不可避免地会产生形变。在实际生产中，热处理产生的变形，对后续工序的影响是至关重要的，有些贵重材料和一些机器中的重要零部件，因变形过大而导致报废。钢件在热处理过程中由于钢中组织转变时比容变化所造成的体积膨胀，以及热处理所引起的塑性变形，使钢件体积及形状发生不同程度改变。变形是热处理较难解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。 正文：1热处理变形的原因在生产实际中，热处理变形的表现形式多种多样，有体积和尺寸的增大和收缩变形，也有弯曲、歪扭、翘曲等变形，就其产生的根源来说, 可分为内应力造成的应力塑性变形和比容变化引起的体积变形两大类。 (1) 内应力塑性变形 热处理过程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性, 都会产生内应力, 在一定塑性条件的配合下, 就会产生内应力塑性变形。在加热和冷却过程中, 零件的内外层加热和冷却速度不同造成各处温度不一致,致使热胀冷缩的程度不同, 这样产生的应力变形叫热应力塑性变形。在加热和冷却过程中, 零件的内部组织转变而发生的时间不同, 这样产生的应力变形叫组织应力变形塑性变形。 (2) 比容变形在热处理过程中, 各种相结构的组织比容不同,在相变时发生的体积和尺寸变化为比容变形。比容变形一般只与奥氏体中碳和金元素的含量、游离相碳化物、铁素体的多少、淬火前后组织比容变化差和残余奥氏体的多少和钢的
材料热处理基础知识 1、回火注意事项 回火必须及时，淬火后零件在4h内进行回火。常用回火方法有自行回火、炉中回火和感应回火。 2、感应加热电参数的调整 目的是使高、中频电源的工作处于谐振状态，使设备发挥较高的效率。 1）高频加热电参数的调整，（在7-8kv的低电压负载条件下，调整耦合，反馈手轮位置使栅极电流与阳极电流之比1:5-1:10，然后再将阳极电压升到使用电压，进一步调整电参数，使槽路电压调整到所需值，匹配最佳。） 2）中频加热电参数调整，根据零件大小、形状硬化区长短及感应器结构选择合适的淬火变压器匝数比和适当电容量，使其处于谐振状态下工作。 3、常用冷却介质有哪些 水、盐水、碱水、机械油、硝盐、聚乙烯醇、三硝水溶液、水溶性淬火剂、专用淬火油等。 4、试分析影响钢淬透性的因素？ ①含碳量的影响：亚共析钢随含碳量的增加A的稳定性增加C曲线右移；过共析钢随含碳量的增加，未熔碳化物的增加，A的稳定性降低，C曲线右移 ②合金元素的影响：除Co外固溶态的金属元素均是Ｃ曲线右移 ③Ａ化温度和保温时间：Ａ化温度越高，保温时间越长碳化物溶解越完全Ａ晶粒越粗大，C曲线右移 ④原始组织的影响：原始组织越细，越容易得到均匀Ａ，使Ｃ曲线右移，并使Ms下移
⑤应力应变的影响：使C曲线左移。 5、量具为什么要进行稳定化处理？常规的量具稳定化处理工艺是怎样的？ 通过处理可以减少M的正方度，成为较稳定的M，使为转变的A’陈化；降低淬火和深冷处理后的残余应力，对尺寸稳定有良好的作用。 6、轴承超细化处理有哪二种方法，目的是什么？ ①锻热淬火预处理目的：可使A’11.9％~12.1％残留K为7.11％，A晶粒度9~10级 ②轴承双细化处理目的：处理后可比原始晶粒细化1.5~2.0级碳化物颗粒尺寸小于 0.6μm有利于提高淬火后获得细小针状的M组织，并可以提高韧度、耐磨性和疲劳强度。 7、在制定热处理加热工艺时应考虑哪些问题? ①工艺的先进性充分采用新的工艺方法及热处理新技术及新型工艺材料 ②工艺的可靠、合理可行采用工艺要十分可靠、稳定 ③工艺的经济性工艺应合理利用能源，采用节能工艺设备要充分利用现有设备采用辅助工装的方法，满足不同零件的工艺要求 ④工艺的安全性工艺要安全可靠采取必要的安全防范措施 ⑤尽量采用机械化，自动化程度高的工艺装备，不仅可以提高劳动生产率，也有利于工艺过程的控制，保证热处理的质量可靠。 8、何谓球化退火？其工艺特点是什么？ 所谓钢的球化退火是使钢中的碳化物球化而进行的退火工艺。
金属热处理基础知识
金属热处理基础知识一 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。 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770～前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。 1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。 1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～
热处理变形与裂纹 工件热处理后常产生变形和开裂，其结果不是报废，也要花大量工时进行修整。 工件变形和开裂是由于在冷、热加工中产生的应力所引起的。当应力超过弹性极限时，工件产生变形；应力大于强度极限时，工件产生裂纹。 热处理中热应力和组织应力是怎样产生的只有不断认识这个问题，才能采用各种工艺方法来减小和近控制这两种应力。 在加热和冷却时，由于工件热胀冷缩而产生的热应力和组织转变产生的组织应力是造成变形和开裂的主要原因，而原材料缺陷、工件结构形状等因素也促使裂纹的产生和发展。 后面主要叙述热处理操作中的变形和开裂产生原因及一般防止方法，也讨论原材料质量、结构形状等对变形和开裂的影响。 一、钢的缺陷类型 1、缩孔：钢锭和铸件在最后凝固过程中，由于体积的收缩，得不到钢液填充，心部形 成管状、喇叭状或分散的孔洞，称为缩孔。缩孔将显著降低钢的机械性能。 2、气泡：钢锭在凝固过程中会析出大量的气体，有一部分残留在处于塑性状态的金属 中，形成了气孔，称为气泡。这种内壁光滑的孔洞，在轧制过程中沿轧制方向延伸，在钢材横截面的酸浸试样上则是圆形的，也叫针孔和小孔眼。气泡将影响钢的机械 性能，减小金属的截面，在热处理中有扩大纹的倾向。 3、疏松：钢锭和铸件在凝固过程中，因部分的液体最后凝固和放出气体，形成许多细 小孔隙而造成钢的一种不致密现象，称为疏松。疏松将降低钢的机械性能，影响机 械加工的光洁度。 4、偏析：钢中由于某些因素的影响，而形成的化学成份不均匀现象，称为偏析。如碳 化物偏析是钢在凝固过程中，合金元素分别与碳元素结合，形成了碳化物。碳化物 （共晶碳化物）是一种非常坚硬的脆性物质，它的颗粒大小和形状不同，以网状、 带状或堆集不均匀地分布于钢的基体中。根据碳化物颗粒大小、分布情况、几何形 状、数量多少将它分为八级。一级的颗粒最小，分布最均匀且无方向性。二级其次，八级最差。碳化物偏析严重将显著降低钢的机械性能。这种又常常出现于铸造状态 的合金具钢和高速钢中。对热处理工艺影响很大，如果有大块碳化物堆集或严重带 状分布，聚集处含碳量较高，当较高温度淬火时，工件容易因过热而产生裂纹。但 为了避免产生裂纹，而降低淬火温度，结果又会使硬度和红硬性降低。碳化物偏析 严重将直接影响产品质量，降低使用寿命或过早报废。 5、非金属夹杂物：钢在冶炼、浇铸和冷凝等过程中，渗杂有不溶解的非金属元素的化 合物，如氧化物、氮化物、硫化物和硅酸盐等、总称为非金属夹杂物。钢中非金属 夹杂物存在将破坏基体金属的连续性，影响钢的机械性能、物理性能、化学性能及 工艺性能。在热处理操作中降低塑性和强度而且夹杂物处易形成裂纹。在使用过程 中也容易造成局部应力集中，降低工件使用寿命。夹杂物的存在还降低钢的耐腐蚀 性能。 6、白点：钢经热加工后，在纵向断口上，发现有细小的裂纹，其形状为圆形或椭圆形 的，呈银亮晶状斑点。在横向热酸宏观试样上呈细长的发裂，显微观察裂缝穿过晶 粒，裂缝附近不发现塑性变形，裂缝处无氧化与脱碳现象。这种缺陷称为白点。白 点将显著降低横向塑性与韧性，在热处理中易形成开裂。 7、氧化与脱碳：钢铁在空气或氧化物气氛中加热时，表面形成一层松脆的氧化皮，称
金属热处理工培训计划 1.培训目标 1.1总体目标 培养中级技术工人所必须的一门技术基础课。其内容包括金属的机械性能、金属学的基础知识及金属材料等部分。并达到一定熟练程度。 1.2理论知识培训目标 (1)本课程的任务是使学生掌握金属材料和热处理的基础知 识，为学习各门专业工艺学课及今后从事生产技术工作打下必要的基础。 (2) 通过本课程的教学，应使学生达到下列基本要求： ①基本掌握常用金属材料的牌号，成分，性能及应用范围。 ②了解金属材料的内部结构，以及成分，组织和性能三者之间的一般关系。 ③懂得金属材料热处理的一般原理。 ④明确热处理的目的，了解热处理的方法及实际应用。 1.3操作技能培训目标 ①会评价工程材料力学性能指标。 ②运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； ③能为工程零件及结构正确选材； ④能为工件制定的热处理工艺参数。 2.教学要求 2.1理论知识要求
2.1.1职业道德 2.1.2会评价工程材料力学性能指标。 2.1.3运用Fe-Fe3C平衡相图解决工程问题； 2.1.4能为工程零件及结构正确选材； 2.1.5能为工件制定的热处理工艺参数。 2.1.6热处理工艺管理知识。 2.1.7热处理各种淬火介质的冷却性能知识。 2.1.8热处理辅助设备、控温仪表知识。 2.1.9.热处理质量检验及校正知识。 2.2操作技能要求工装制作基础知识 (1)识图及绘图。 (2)钳工操作一般知识。 电工知识 (1)通用设备常用电器的种类及用途。 (2)电气传动及控制原理基础知识。 (3)安全用电知识。 安全文明生产与环境保护知识 (1)现场文明生产要求。 (2)安全操作与劳动保护知识。 (3)环境保护知识。 质量管理知识
第四章金属材料的基础知识和热处理的基本知识 第一部分：学习内容 1、钢的分类：|（1）-碳钢:含碳量低于2%的铁碳合金;-合金钢:在钢中特意加入一种或几种其它合金元素组成的钢;-生铁:含碳量高于2%的铁碳合金.,可通过铸造方法制造零件,所以又称铸铁. （2）按化学成分分类： 碳钢-低碳钢:含碳量小于0.25%;-中碳钢:含碳量为0.25~0.55%;-高碳钢:含碳量大于0.55%. 合金钢-低合金钢:合金元素总含量小于3.5%;-中合金钢:合金元素总含量3.5~10%;-高合金钢:合金元素总含量大于10%; 2、洛氏硬度与布氏硬度值近似关系： HRC≈1/10HB 3、热处理及其常用工艺方法 热处理的定义-利用钢在固态下的组织转变,通过加热和冷却获得不同组织结构,从而得到所需性能的工艺方法统称热处理. 常用热处理工艺方法：退火-将钢加热到一定温度,保温一段时间,然后随炉一起缓慢冷却下来,以期得到接近平衡状态组织的一种热处理方法. 4、完全退火:AC3以上30~50℃,用于消除钢的某些组织缺陷和应力,改善切削加工性能; 等温退火:加热到AC3,以上30~50℃,较快的冷却到略低于Ar1的温度,并在此温度下等温到奥氏体全部分解为止,然后出炉空冷.适用于亚共析钢、共析钢，尤其广泛用于合金钢的退火。优点是周期短，组织和硬度均匀。 5、正火-正火和退火加热方法相似，只是冷却速度比退火稍快（空冷），得到的是细片状珠光体（索氏体），强度、硬度比退火的高，与退火相比，工艺周期短，设备利用率高。主要用于低碳钢获得满意的机械性能和切削性能、过共析工具钢消除网状渗碳体、中碳钢代替退火或作为淬火前的预先热处理。 6、淬火-将钢加热到AC1以上30~50℃(共析钢、过共析钢）或AC3以上30~50℃（亚共析钢），保温一段时间，然后快冷得到高硬度的马氏体组织的工艺方法。用以提高工件的耐磨性。 7、回火-将淬火后的工件加热到A1以下某一温度，保温一段时间，然后以一定的方式冷却（炉冷、空冷、油冷、水冷等） -目的：1）降低淬火工件的脆性，消除内应力（热应力和组织应力），使淬火组织趋于稳定，同时也使工件尺寸趋于稳定；2）获得所需的硬度和综合机械性能。 8、焊后消除应力热处理(PWHT、ISR):目的是消除应力、降低硬度、改善组织、稳定尺寸,避免制造和使用过程产生裂纹; 9、试述T8A的含义：含碳量为8‰的高级优质碳素工具钢。 10、怎样区别无螺纹的黑铁管与直径相似的无缝钢管？ 答：无缝钢管是用优质碳钢、普通低合金钢、高强耐热钢、不锈钢等制成。不镀锌的瓦斯管习惯上称为黑铁管，从管子内壁有无焊缝和管子直径来判断。 11、何谓钢的热处理？ 答：所谓钢的热处理就是在规定范围内将钢加热到预定的温度，并在这个温度保持一定的时间，然后以预定的速度和方法冷下来的一种生产工艺。 12、试述T7的含义。 答：T7的含义为：含碳量为7‰的碳素工具钢。 13，退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢