热处理工序主要加热设备
热风炉的工艺流程
热风炉的工艺流程热风炉是一种加热设备，通常用于工业生产过程中的热处理工序。
它通过燃烧燃料产生高温热风，然后将热风通过炉膛送入需要加热的物体内，实现加热效果。
下面我们来详细了解一下热风炉的工艺流程。
首先是燃烧系统。
热风炉通常采用天然气、煤气、柴油等燃料进行燃烧。
燃烧系统包括燃料供应系统、燃烧器和燃烧室。
燃料供应系统负责将燃料输送到燃烧器中，燃烧器负责将燃料喷入燃烧室，并点火燃烧。
燃烧室是燃烧过程发生的场所，它提供一个充分燃烧的环境。
然后是气体循环系统。
热风炉通过气体循环系统将热风送入需要加热的物体中。
气体循环系统由炉膛、烟道和风机组成。
炉膛是热风炉的核心部件，它是一个封闭的空间，用于将热风暴露在需要加热的物体周围。
烟道负责将燃烧产生的废气排出炉外，同时还通过烟道回收部分热量，提高能源利用效率。
风机则负责将热风从炉膛吹送到物体所在的位置。
接下来是温度控制系统。
热风炉的热处理工艺通常需要对物体进行精确的加热控制。
温度控制系统通过控制燃烧器的火焰大小，以及调节热风的送风量，来控制炉内的温度。
温度控制系统通常由温度传感器、控制器和执行机构组成。
温度传感器负责测量炉内的温度，控制器根据测量值与设定值的差异，计算出合理的燃烧参数，并通过执行机构实现相应的调节。
最后是安全保护系统。
热风炉是一种高温设备，操作过程中存在一定的危险性。
为了确保人员和设备的安全，热风炉通常配备了各种安全保护系统。
常见的安全保护系统包括火焰监控系统、压力保护装置和温度超限报警装置。
火焰监控系统能够实时监测燃烧状态，一旦出现异常即刻报警，以避免火灾事故。
压力保护装置的作用是避免炉内压力过高导致爆炸。
温度超限报警装置则能够监测炉内温度，一旦超出设定范围即发出警报，以保护物体不被过热。
综上所述，热风炉的工艺流程主要包括燃烧系统、气体循环系统、温度控制系统和安全保护系统。
这些系统相互配合，共同实现对物体的加热过程。
通过科学合理的工艺流程，热风炉能够高效安全地进行加热操作，为工业生产提供稳定可靠的加热设备。
热处理设备
2 热处理加热炉的工作原理及特点
热处理加热炉主要通过控制温度、压力、流量、气氛等工艺参数， 同时对传动机械、工艺过程、预测产品质量等加以控制达到所需的性能 指标。控制方法可以是单纯的参数控制、可编程序控制器控制、计算机 模拟仿真控制等。
通用热处理电阻炉在我国已有系列产品，其型号采用汉语拼音字母和数字 的组合的方式来表示，具体格式如下。
例如，RJ2-65-9井式电阻加热炉，其额定功率为65 kW，最高使用温度为 950℃，有的型号最后还可以加上表示炉子气氛种类的字母，如Q表示通保护气 体，D表示可用滴注式保护气氛等。
电阻炉按炉膛形状的不同，可分为箱式电阻炉和井式电阻炉。
（2）井式电阻炉
井式电阻炉在热处理车间应用得也比较广泛，常用的有井式回火炉（见图5-2） 和井式气体渗碳炉（见图5-3）。井式炉密封性良好、热效率高，并且工件进出炉方 便。为了操作维修时安全方便，大中型井式电阻炉通常安装在地坑中，只有上部露在 地面上。
图5-2 井式回火炉
图5-3 井式气体渗碳渗碳。热处 理生产中，还常用井式电阻炉 做单件和小批量工件的正火、 退火、淬火和回火处理用。
2）盐浴炉
热处理浴炉是采用液态的熔盐或油类作为加热介质，按所用介质的不同， 可分为盐浴炉及油浴炉等，其中以盐浴炉应用最为普遍。盐浴炉适应范围广， 可完成多种热处理工艺，如淬火、回火、分级淬火、等温淬火、化学热处理、 局部加热淬火或正火等。
工件在盐浴炉中加热，与电阻炉相比，具有炉体结构简单、加热速度快、 温度均匀和不易氧化、脱碳等优点。但盐浴炉有启动升温时间长、热损失大、 原料（盐）和电力消耗大、劳动条件差等缺点。
热处理工艺3-加热
2. 3.
•
选择依据：一般依据热处理所需要的加热温度及金属和 液体介质的化学性质，即金属与液体介质不能发生化学 反应。例如，铝合金采用硝酸钠和硝酸钾混合盐，在 550℃以下使用。工具钢淬火加热采用氯化钾和氯化钠等 的混合盐或单盐，在650~1350℃使用。等温淬火一般用 硝盐或苛性碱。低温回火则用油类。
感应加热
金属加热
直接加热 热源
电阻 电磁波 低能粒子 真空
电 阻 加 热 电 接 触 加 热 电 解 液 加 热 红 外 线 加 热 感 应 加 热 激 光 加 热 电 子 束 加 热 等 离 子 体 加 热 低 压 充 气 的 高 纯 度 的 金 属 传 导
间接加热 热源 介质
固体
固 态 颗 粒 流 动 粒 子
– 加热设备的影响 为了正确的选定与执行加热规范，必须要考虑设备条件。因为 加热设备的介质状况；设备的输出功率大小；炉膛内有效加热 区范围及温度均匀性等均影响加热工艺的制订和实施。加热介 质直接影响工件的加热速度和表面质量，设备的输出功率决定 了工件的装炉量以及生产率，对加热速度及可达到的加热温度 也有重要影响。 有效加热区：在炉膛内能够保证由给定热处理加热工艺所要求的 加热温度的装料区域。加热炉内温度一般是不均匀的，只有在 炉膛内有效加热区中装料作业才能达到预定的控温经度及均匀 度要求。
0~1300
0~1600 -40~900
0~1600
0~1800
0~1600 ±1.5
0~1600 ±4
高温抗氧化性好, 不适于还原气氛
高温抗氧化性好, 不适于还原气氛
-40~1100 在氧化、中性、 40~1200 真空中使用 ±2.5 -40~400 40~350 ±1.5 在氧化、中性、 真空中使用
热处理工艺-加热
– 在700~800℃以上时，辐射是主要的传热方式，此时气体介质的 扰动对加热速度实际没什么影响，不需要强制循环。
• 气体的种类：根据被加热金属的种类和外在质量要求，可 分别采用氧化性的空气、惰性的保护气氛、可控制的还原 性气氛和真空。
浴炉多采用电加热，按结构不同分为三种：
– 外热式：在浴槽（坩埚）外面用电热元件加热。
– 内热式：电热元件置于浴槽（坩埚）之内。
– 电极浴炉：浴槽用耐火砖砌助，在熔盐中插入两个 电极来加热，多用于工具钢的淬火加热。
• 感应加热设备
热处理工艺-加热
电阻炉（箱式）
1000℃以下金属电热元件热，处以理上工艺非-加金热属电热元件。耐火砖改陶瓷纤维
第二章 热处理加热及加热设备
• 金属热处理工艺一般是由加热、保温和冷却过程组成 的，加热是各种热处理工艺作业中的第一道工序。通 过加热：
– 可以改变金属材料的热力学状态、晶体结构、组织形态、物 理化学性质及化学成分分布等，从而实现预期的组织结构以 致化学成分的改变，获得所需要的性能。即直接影响其内在 质量。
2. 当介质成分合理且使用条件适当时，可防止金属氧化和吸气。
3. 操作方便，控制较简单，在介质容积较大的情况下，可同时加热 需保温不同时间、不同断面尺寸的工件。
• 选择依据：一般依据热处理所需要的加热温度及金属和 液体介质的化学性质，即金属与液体介质不能发生化学 反应。例如，铝合金采用硝酸钠和硝酸钾混合盐，在 550℃以下使用。工具钢淬火加热采用氯化钾和氯化钠等 的混合盐或单盐，在650~1350℃使用。等温淬火一般用 硝盐或苛性碱。低温回火则用油类。
热处理设备
二、热导率（λ也叫导热系数） 热导率是反映物体导热能力大小的参数。其
物理意义为在单位时间内，每米长温度降低1℃时
，单位面积能传递的热流量，用λ表示，单位为 W/(m · ℃)。 金属的导热系数与金属的纯度和温度有关，杂 质愈多，导热系数也随之降低。纯铁比碳钢导热 系数大，碳钢又比合金钢的导热系数大(合金钢加 热时保温时间长的原因)。
和混合，或流体与 固体表面接触，如： 浴、回火炉
。特点：传热过程中，既有流体质点的导热作用，又有流体质点位 移产生的对流作用。
3.辐射传热
辐射能—电磁波—热能 （中、高温炉）
物体间通过辐射进行的热能传递过程，称为辐射传热。 特点：辐射不需任何介质，传热过程中伴随着能量的转化，即 从热能到辐射能以及从辐射能又转化为热能。
机 床
11
1.3.2
热处理辅助设备
1.清洗机、清理装置：对热处理前后工件进行清洗的冷热水槽、 喷砂机、超声清洗机、脱脂炉 、酸洗槽、滚筒 2.炉气氛制备装置：吸、放热式发生器，氨分解器、制氮机 3.淬火介质循环装置：储液槽、过滤器、输送泵、冷却器、冷水 机 4.起重运输设备：天车、起重机、运输车、传送链 5.动力输送管路及辅助设备：管路、风机泵、储气（液）罐 6.防火、除尘等安全设备：防火喷雾器、抽风机、废气反应槽 另外，还需校正设备、各种工具、夹具
12
1.4 热处理炉的分类
分类原则
炉
型
热源
工作温度
电阻炉、燃料炉、煤气炉、油炉、煤炉
高、中、低温炉
炉膛形式
工艺用途 作业方式
箱、井、罩、管、贯通、转底式炉
退、淬、回火炉 、渗碳、氮炉、实验炉 间歇、连续、脉动式炉
热处理及其常用设备
钢的
正火
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
G
加热
温度
P
S
范围
钢的淬火
淬火：
将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度， 保持一定时间（使奥氏体化），然后以适当 速度冷却，获得马氏体和（或）贝氏体组织 的热处理工艺。
钢的淬火
钢的淬火工艺
加热温度：Ac3、Ac1 +30~50℃保温
碳 钢： 水冷，得细小M+A/
合金钢： 油或空冷，得 M+Fe3C+ A/
去应力退火
将钢加热到Ac1以下，保温一定时间，然后随炉冷却 的退火工艺。 目的：消除工件的内应力，稳定工件尺寸，减少变形。 加热温度：Ac1以下温度，一般500～650℃。 应用范围：铸件、锻压件、焊件、切削加工件等。 去应力退火因加热温度低于A1，故不发生组织转变，只 消除内应力。
均匀化退火
将工件加热到高温，并长时间保温，然后缓慢冷却的 退火工艺。 目的：减少化学成分偏析和组织不均匀性。 加热温度：1050～1150℃高温。 应用范围：质量要求高的合金钢铸锭和铸件等。 均匀化退火后，钢件晶粒粗大，应进行完全退火或正火。
钢的 退火 加热 温度 范围
过共析钢的退火组织
钢的正火
❖ 正火：将钢件加热到上临界点（Ac3或Accm）以上30～50℃， 保温适当时间后在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火目 的：细化晶粒，提高强度 低碳钢--提高硬度 高碳钢—消除网状渗碳体
❖ 工艺过程： Ac3、Accm+30~50℃,保温后空冷 ❖ 优 点：周期短、能耗少
钢的 理想 淬火 工艺
淬火冷却介质
钢淬火的目的是为了获得马 氏体，但又要减少工件变形和 防止工件开裂。由C曲线可知， 冷却介质的理想淬火冷却速度 如右图所示。 生产上常用的冷却介质有水、 矿物油、盐水、碱水等。
热处理讲稿-热处理前的工艺
碳钢的硬化层组织为细针状马氏体；合金钢为板条 马氏体+碳化物+少量残留奥氏体。
气相沉积热处理 分为化学气相沉积、等离子体化学气相沉积、和
物理气相沉积。可使工件表面沉积Si、Ni、Ta、TiC和 TiN等高耐热、高耐蚀和高耐磨的覆盖层。
热处理节能方向：
C. 炉子密封性差，工件易氧化脱碳. d. 装卸工件劳动强度大，不适合大型工件的热处理
当大型工件出炉时，非操作人员不得站立在炉顶
平台上；吊运工件时，工件应沿指定的通道移动， 不能在人员和设备上方越过；起吊工件的重量不得 超过桥式起重机的最大荷重；经常检查吊钩和钢丝 绳，若发现异常，应立即停止使用。
工作温度 高温（1000～1300℃）、中温炉（650～ 1000℃）、低温炉（﹤650℃）。
炉膛介质 空气炉、可控气氛炉、浴炉、流态粒子炉、 真空炉、离子渗氮炉。
工艺用途 正火炉、退火炉、淬火炉、回火炉、渗碳 炉、渗氮炉、碳氮共渗炉。
炉 型 箱式炉、井式炉、台车式炉、推杆式炉、 转底式炉、振底式炉、传动带式（网带） 炉。
1.朝前 炼钢厂利用余热进行尔后的热处理， 如攀枝花钢铁公司已开始利用锻造余热进行 GCr15球化退火。
2.朝表 因为零件断裂都起始于表面，如表面 强化，能量只用在需要的地方，心部并不要 强化。
3.朝后 热处理多道工序简化成一道，零件在 所有的机加工工序完成之后，只进行一次热 处理就能达到所需的性能。
井式电阻炉的维护、保养及注意事项与箱式电阻 炉相同。
一般井式回火设备有效加热区的有效温度公差， 分三级;
特 级——≤ 3 % 一 级——≤ 5 % 一 级——≤ 10 %
井式气体渗碳炉
热处理的相关设备简介
检测仪器
检测仪器
用于检测热处理后的材料性能，如硬度计、金相显微镜等。
检测仪器的功能
检测仪器的主要功能是检测材料的硬度、金相组织、残余应力等 性能。
检测仪器的优势
通过检测仪器，可以准确地评估热处理的效果和材料性能，为优 化热处理工艺提供依据。
05
操作热处理设备的一般步骤
准备阶段
检查设备
确保设备正常工作，无异常或故障，有故障需立即修复或更换。
设备故障。
材料搬运安全
使用合适夹具和吊装设 备，避免材料掉落或倾
斜导致事故。
环境保护
减少废气废水排放
使用环保型燃料或能源
在热处理过程中，应采取措施减少废气、 废水等污染物的排放，以保护环境。
选择环保型燃料或能源以减少对环境的负 面影响。
采用环保型冷却液和废水处理
噪声和振动控制
选择环保型冷却液，并采取适当的废水处 理措施，以防止对土壤和水源的污染。
冷却设备
冷却设备用于将加热后的材料进行快速冷却 ，以实现淬火等热处理效果。常见的冷却设 备包括淬火槽、回火炉、风扇和喷嘴等。
热处理设备的应用领域
机械制造
通过热处理提高零件的硬度和耐 磨性，增加零件使用寿命，同时 改善加工性能，提高生产效率。
汽车制造
利用热处理提高汽车零件的强度和 耐磨性，确保汽车安全和可靠性， 并优化燃油经济性，降低排放。
保温阶段
在达到设定温度后，保持一定时间使材料充分加热。保持设备密封性和稳定性 ，减少热量损失和空气流动对热处理过程的影响。定期检查和调整设备温度和 运行状态。
保温、冷却和出炉阶段
保温阶段
加热后需保持一定保温时间，使材料内部组织结构和性能稳定。期间需密切观察 设备运行情况与材料温度变化，及时应对异常或温度不均等问题。
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热处理工序主要加热设备
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热处理工序主要加热设备
1.燃料炉。
以固体、液体和气体燃烧产生热源，如煤炉、油炉和煤气炉。
它们靠燃烧直接发出的热能量，大都属一次能源，价值经济、消耗低，但容易使工件表面脱碳和氧化。
常用于一般要求的加热工件和材料热处理中，如回火、正火、退火和淬水。
2.电炉。
以电为热能源，即二次能源。
按其加热方法不同，又分为电阻炉和感应炉。
根据加热工件和材料不同，按工艺要求应配备不同形式的电加热炉。
（1）电阻炉。
主要由电阻体作为发热元件和电炉。
根据热处理工艺的要求，可进行退火、正火、回火、淬火、渗碳氧化和氮化，也可解决无氧化问题。
（2）感应炉。
通过电磁感应作用，使工件内产生感应电流，将工件迅速加热。
感应炉加热是热处理工艺中的一种先进方法，主要用于表面热处理淬火，后来逐步扩大为用于正火、淬火、回火以及化学热处理等，特别是对于一些特殊钢材和有特殊工切要求的工件应用较多。
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