1.2 加熱時間的計算
加熱時間包括從室溫到爐溫儀表指示達到所需溫度的升溫時間、工件表面和心部溫度均勻所需的均溫時間以及內外達到所需溫度后為了完成相變所需的保溫時間三個部分,即t加熱=t升溫+t均熱+t保溫。對于鹽浴加熱的工件似乎叫浸液時間更妥當些,也就是進入到取出的在浴中的那段時間。
工件在爐中加熱所需的時間取決于加熱溫度、加熱介質、材料本身的性質、工件的幾何形狀和尺寸、成批加熱時工件在爐中的放置方式以及冷熱爐裝料等因素。所以加熱時間看起來簡單,實際上是一個比較復雜的問題。
在不同的介質中加熱的加熱速度有很大的差異。鉛浴、鹽浴、火焰、靜止空氣中加熱的加熱速度的比值大致為4:3:2:1。可控氣氛爐中加熱比空氣爐要慢些,真空爐加熱更慢。
1.2.1 加熱時間的經驗計算法
為了計算方便,生產實踐中經常采用經驗公式來計算加熱時間,計算的依據是工件的有效厚度(或有效直徑)。工件的有效厚度一般按下列規定測算,圓柱形工件按直徑計算,管形(空心圓柱件)工件:當高度/壁厚≥1.5時,以1.5×壁厚計算;當高度/壁厚≤1.5時,以高度計算;當外徑/內徑>7時,以實心圓柱體計算;空心內圓錐體以外徑×0.8計算。加熱時間的計算公式為:
t=αkD
式中 t——加熱時間,min或s;
α——加熱系數,min/mm或s/mm;
k——工件裝爐的修正系數,通常取1~1.5;
D——工件的有效厚度,mm。
鋼在鹽浴爐淬火加熱系數:碳鋼25~30s/mm、合金工具鋼50~60s/mm。鋼在不同介質中的加熱時間及加熱系數見表1-6。
表1-6 鋼在不同介質中的加熱時間及加熱系數

1.2.2 加熱時間的節能計算法
在實際生產中,除經驗計算法外,常采用節能法計算加熱時間,計算簡式如下:
t=A'W
式中 t——加熱時間,min;
A'——加熱系數,min/mm;
W——幾何系數,mm。
表1-7為節能計算法使用的鋼件加熱時間計算表。
表1-7 節能計算法使用的鋼件加熱時間計算表

需要指出的是,上述工件加熱時間的計算方法適用于單件或少量工件的間隔(工件間距>2d)排放加熱,工件加熱時超過一定的堆放量,使用上述計算方法會產生較大的出入,堆放量較大時,需要根據具體情況進行考慮。
1.2.3 加熱時間的簡易計算法
全國有數千家熱處理的單位,每家都有各自的生產經驗,共性的簡易加熱時間計算法,如表1-8所示。加熱時間的計算和加熱溫度關系極大,應予以重視。
表1-8 常用的加熱時間簡易計算表

注:當爐溫達到工藝額定溫度入爐,開始計算加熱時間。
在實際生產中,多數按工件的單位質量的時間數計算。例如在45kW的箱式電爐中,ф50mm以下工件的單位質量加熱系數,經過試驗可確定為0.6~1.0min/mm,通常取0.6~0.8min/mm。表1-9所列為工具鋼在火焰爐中的加熱時間和單位質量工件的加熱系數。
表1-9 工具鋼在火焰爐中的加熱時間和單位質量工件的加熱系數
