 |
Реклама. ООО "ГК "ВЕЛУНД СТАЛЬ СЗ" Erid: 2SDnjcpqkHH
| |
1. Основы процессов термической обработки
1.1. Процессы теплопередачи
При рассмотрении технологии термической обработки основное внимание уделяется процессу нагрева обрабатываемого изделия до необходимой температуры. Это вытекает из самого определения термической обработки по стандарту TGL 21862, согласно которому термическая обработка представляет собой общее обозначение способа обработки или сочетания нескольких способов обработки металлических изделий в твердом состоянии посредством термического, химико-термического или термомеханического воздействия с целью улучшения или достижения определенных конечных или промежуточных свойств изделия путем изменения структуры материала. Поскольку необходимые изменения структуры и свойств определяются температурным режимом, т. е. темпом подъема температуры и скоростью ее изменения в материале, очень важным параметром процесса термической обработки является как переход тепла от конкретной установки (нагревателя) для термообработки к обрабатываемому материалу, так и распределение тепла внутри самого материала.
1.1.1. Постановка вопроса
Нагрев материалов происходит путем подвода энергии; а) прямым путем, например непосредственным пропусканием тока с помощью индукционного нагрева или за счет диэлектрических потерь; б) косвенным путем в результате перехода тепла при выравнивании температуры между двумя телами с различной начальной температурой.
В первом случае источники тепловой энергии находятся внутри нагреваемого тела, а во втором случае тепловая энергия подводится к поверхности тела. В общем случае количество подведенного тепла зависит от положения тела относительно нагревателя в установке и времени пребывания в ней. В обоих случаях в конце концов внутри тела температура выравнивается — это обусловливается теплопроводностью. Поскольку при охлаждении тел протекают аналогичные процессы, следует исходить из того, что на всех стадиях термической обработки происходит теплообмен.
Теплообмен идет всегда, когда внутри тела или между двумя различными, связанными теплопереходом телами в результате подвода или отвода энергии (источники или поглотители тепла) образуется разность температур. Образование этой разности может производиться преднамеренно (все процессы нагрева и охлаждения) или осуществляться за счет сопутствующих явлений при других процессах (например, тепловые эффекты при фазовых превращениях).
Основные зависимости связанных друг с другом процессов распределения температуры, теплосбмена и теплопередачи в устройствах для термической обработки и зависящее от этого распределение температуры в подлежащих термообработке телах известны. Несмотря на это, в настоящее время условия нагрева и охлаждения при термической обработке главным образом, описываются эмпирическими зависимостями. Это объясняется тем, что комплексное рассмотрение всех параметров для большого числа практически важных случаев не представляется возможным. Поэтому должна быть предпринята попытка проанализировать основные процессы и параметры и их взаимодействие при термической обработке.
Целью такого рассмотрения является ответ на следующие важные для научных основ технологии термической обработки вопросы: а) каких температур и временных изменений температуры можно достичь при данной термообработке в различных точках внутри тела? б) какие причастные к теплообмену процессы имеют значение для достигаемых изменений распределения температуры внутри тела? в) как могут быть определены зависящие от места и времени температурные поля внутри подлежащего термообработке тела? г) какие заключения можно сделать из проблемы передачи тепла для обоснованного выбора конкретных процессов термообработки? 1.1.2. Основные закономерности процессов передачи тепла
При дальнейшем рассмотрении будем исходить из приведенного на рис. 1.1 идеализированного случая. Нагреваемое или охлаждаемое тело с начальной температурой Тк находится в нагревающем или охлаждающем устройстве, которое обеспечивает температуру окружающей среды ТU. Если эти температуры различны, то между телом и окружающей средой возникает теплообмен. Величина обмененного количества тепла Q U определяется как свойствами вещества и геометрическими размерами принимающих и отдающих тепло тел, так и свойствами передающей тепло среды. Эти характеристики учитываются коэффициентом теплопередачи а. При теплопередаче создается разность температур между поверхностью тела и его сердцевиной. В результате теплопроводности, зависящей от свойств материала 
(коэффициент теплопроводности X, плотность р и удельная теплоемкость с), с течением времени эта разница уменьшается. Вызываемые передачей энергии изменения температуры тела зависят от места и времени. Для рассмотрения процессов теплообмена необходимо прежде всего пояснить основные понятия.
Температура, температурное поле, градиент температуры
Температура является параметром состояния, который характеризует внутреннюю энергию тела. Если температура изменяется, что происходит при переходе энергии в виде тепла, в качестве исходной (нормальной) температуры может быть свободно выбран нуль, так как движущей силой передачи энергии является разность температур. Каждой точке тела можно в данное время приписать только одну определенную температуру. Поэтому она может быть представлена как функция места r и времени t:
T = f(r,t), (1.1)
Распределение температуры по всем точкам объема тела в определенный момент времени называют температурным полем. Изменение распределения температуры во времени представляет нестационарное температурное поле. Если изменение температуры во времени отсутствует, говорят о стационарном температурном поле.
Поскольку распределение температуры может быть пространственным, плоскостным или линейным, различают трехмерные, двухмерные и одномерные температурные поля.
Изотерма является геометрическим местом точек тела с одинаковой температурой. В общем случае точки равной температуры тела лежат на поверхности. Поскольку в одной и той же точке не могут существовать две различные температуры, изотермические поверхности не пересекаются. Отсюда следует, что изменение температуры имеет место только при переходе от одной изотермической поверхности к другой. В зависимости от того, является ли температура соседней изотермической поверхности более низкой или более высокой, чем исходная температура, говорят о подъеме или о снижении температуры. При этом изменение температуры относят к расстоянию между изотермическими поверхностями в направлении их сечения r: (Т ± ^Т)/^r. (1.2)
Из всех представленных на рис. 1.2 возможных направлений через точку 0, которые пересекают изотермическую поверхность с температурой Т ± ^T, существует только одно направление, которое имеет минимальное расстояние Armin = An 
Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjcaFPNJ |
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ