今天我们来了解一下关于锻造锻件时热传递的基础知识。热传递是物体相互之间或同一物体内部热能的传递。温度差是热传递的必要条件。物体间或物体内部各部分之间只要存在着温度差,就必然会产生热试的传递。
热处理操作中的加热、保温和冷却的过程,都是热量传递的过程。为了准确地控制加热和冷却的速度,控制保温时间及减少在此过程中的热量损失,有必要学习传热学基础知识。
热传递是一种复杂的物理现象。热传递的基本方式有三种:传导、对流和辐射。
一、传导传热
热量直接由物体的一部分传至另一部分,或由一物体直接传至与其接触的另一物体,而物体的质点没有移动(指宏观的物质移动)的传热现象,称为传导传热。例如,热处理炉中的热量由炉墙内表面直接通过炉墙传至炉墙外表面;工件在炉底板上加热,炉底板的热量直接传给工件而将工件加热。在这种传热方式中,炉墙、炉底板和工件的质点并没有移动,仅热量发生了转移,成于传导传热。
传导传热方式在固体、液体和气体中都存在,尤其在固体中最明显,而流体(液体或气体)的传导能力一般较弱,有的常忽略不计。
二、对流传热
流体中不同部分的相对位移,使不同部分的质点相互混合,或者流体质点与固体表面碰撞而进行的热交换现象,称为对流传热。对流传热只有在流体运动时才能发生。盐浴炉中利用电磁力使熔融盐液与工件相对流动、在回火炉中热风循环流经锻件表面时的传热过程都是对流传热。
三、辐射传热
由锻件表面直接向外界发射可见的和不可见的射线,在空间传递热能的现象称为辐射传热。辐射传热与传导传热、对流传热是有本质区别的,它在传递热能的过程中,不需要相互接触,也无需质点的移动,是一种非接触传递热能的方式,即使在真空中,辐射传热也照常能进行。太阳通过茫茫宇宙空间向地球传递热量,我们能感觉到烧红工件所发出的热量,都是辐射传热的典型实例。辐射传热的另一特点是在能量传递的过程中,伴随着能量形式的变化。
例如,太阳内部热核反应产生巨大的热能,部分热能转变成辐射能,以电磁波的形式向外发射,而地球吸收部分辐射能以后,又转化成热能。
任何物体都不断地向四周放射着辐射能,同时它们也吸收、反射别的物体投来的辐射能。两个物体之间的相互辐射,最终必然引起热量从温度较高的物体向温度较低的物体转移。辐射传热在中、高温热处理炉的热交换中起主要作用。