热处理设备概述解析
公共基础知识热处理设备基础知识概述
《热处理设备基础知识概述》一、引言热处理是机械制造中的重要工艺之一，通过对金属材料进行加热、保温和冷却等操作，改变其内部组织结构，从而获得所需的性能。
热处理设备作为实现热处理工艺的关键工具，其性能和质量直接影响着热处理的效果和产品的质量。
本文将对热处理设备的基础知识进行全面的阐述和分析，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势等方面。
二、热处理设备的基本概念1. 定义热处理设备是指用于对金属材料进行加热、保温和冷却等热处理工艺的设备。
它通常包括加热设备、保温设备、冷却设备以及控制设备等部分。
2. 分类（1）按照加热方式分类：可分为电加热设备、火焰加热设备、感应加热设备等。
电加热设备具有加热速度快、温度控制精度高、无污染等优点，广泛应用于各种热处理工艺中。
火焰加热设备则适用于大型工件的加热，但其温度控制精度相对较低。
感应加热设备利用电磁感应原理加热工件，具有加热效率高、节能等特点。
（2）按照冷却方式分类：可分为油冷设备、水冷设备、空冷设备等。
不同的冷却方式适用于不同的热处理工艺和材料，例如油冷适用于淬火工艺，水冷适用于快速冷却的场合，空冷则适用于一些对冷却速度要求不高的工艺。
（3）按照用途分类：可分为退火设备、正火设备、淬火设备、回火设备等。
不同的热处理设备用于实现不同的热处理工艺，以满足不同材料和工件的性能要求。
3. 组成部分（1）加热系统：包括加热元件、炉体、控制系统等。
加热元件通常采用电阻丝、硅碳棒、感应线圈等，炉体则根据不同的加热方式和工艺要求进行设计。
控制系统用于控制加热温度、时间等参数。
（2）保温系统：主要包括保温材料和炉衬。
保温材料的作用是减少热量损失，提高加热效率。
炉衬则用于保护炉体，防止炉体被高温烧坏。
（3）冷却系统：包括冷却介质、冷却装置等。
冷却介质可以是油、水、空气等，冷却装置则用于控制冷却速度和均匀性。
（4）控制系统：用于控制整个热处理设备的运行，包括温度控制、时间控制、压力控制等。
我国热处理设备的发展现状
我国热处理设备的发展现状1. 简介热处理设备是指用于对金属材料进行热处理的设备，通过控制材料的温度、时间和气氛等参数，改变材料的组织结构和性能。
热处理在金属加工和制造业中具有重要的作用，对提高材料的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性等性能具有关键影响。
本文将深入探讨我国热处理设备的发展现状。
2. 热处理设备的分类热处理设备可以根据不同的热处理方法和工艺要求进行分类，常见的热处理设备包括：2.1 炉窑类设备炉窑类设备是最常见的热处理设备，主要用于进行热处理过程中的加热和冷却。
根据加热方式的不同，炉窑类设备可以分为电阻加热炉、气体加热炉、电磁感应加热炉等。
这些设备具有体积大、加热速度快、温度控制精度高等特点。
2.2 淬火设备淬火设备主要用于对材料进行淬火处理，以提高材料的硬度和强度。
常见的淬火设备有水淬罐、油淬罐和盐浴淬火设备等。
这些设备可以根据材料的尺寸和形状进行选择，以实现最佳的淬火效果。
2.3 等离子处理设备等离子处理设备主要用于对金属表面进行等离子改性处理，以提高材料的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
等离子处理设备可以通过控制等离子体的能量和流量，实现对材料表面的精细处理。
3. 我国热处理设备的发展历程我国热处理设备的发展经历了以下几个阶段：3.1 初期阶段（1949年-1978年）新中国成立初期，我国热处理设备主要依赖进口。
由于受制于外部条件和技术水平的限制，我国热处理设备的发展相对滞后。
在这一阶段，我国开始进行热处理设备的研发和生产，但整体水平较低，无法满足国内需求。
3.2 改革开放阶段（1978年-2000年）改革开放以后，我国热处理设备得到了快速发展。
引进国外先进技术和设备，加强国内技术研发和创新，使我国热处理设备的质量和性能有了较大提升。
特别是在大型热处理设备和高端热处理技术方面，我国取得了重大突破。
3.3 近现代阶段（2000年至今）近年来，我国热处理设备的发展进入了一个新的阶段。
随着国内经济的快速发展和工业化进程的加快，对热处理设备的需求不断增加。
焊后热处理设备概述
焊后热处理设备概述
焊后热处理设备是指对焊接件进行热处理的设备，主要包括焊后退火炉、焊后时效炉、焊后回火炉等设备。
焊后热处理是为了改善焊接件的组织结构和性能，消除焊接产生的残余应力，提高焊接接头的强度和韧性。
焊后热处理设备的主要功能包括：
1. 退火：将焊接件加热至一定温度，保持一定时间后缓慢冷却，以消除焊接过程中产生的残余应力，并使组织结构得到均匀化，提高材料的韧性和塑性。
2. 时效：将焊接件在一定温度下保持一定时间，并进行适当的冷却，以使合金元素在晶粒内析出，改善合金的机械性能。
3. 回火：将焊接件在一定温度下保持一定时间后冷却，以降低焊接产生的硬度，改善其加工性能。
焊后热处理设备具有自动控温、计时、报警等功能，能够实现对焊接件的精确控制，确保其热处理效果符合设计要求。
在焊后热处理过程中，需要根据材料的种类、规格和焊接工艺要求进行选择合适的热处理设备，并根据热处理工艺要求对温度、时间和冷却速度等参数进行精确控制，以确保焊接件的性能得到有效提高。
总的来说，焊后热处理设备是焊接工艺中不可或缺的重要设备，可以改善焊接件的性能，保证焊接接头的质量，提高焊接件的使用寿命，对于各种焊接件的生产和加工具有重要意义。
热处理设备概论
热处理设备概论热处理设备通常包括加热炉、淬火槽、均热炉、退火炉、回火炉、焊接设备等设备。
这些设备能够提供各种不同的加热、保温、冷却和控温条件，以满足不同金属材料的处理要求。
热处理设备通常能够使用气体、电阻加热、感应加热和辐射加热等多种加热方式，以适应不同材料的特性和加工要求。
热处理设备在车辆、航空航天、冶金、机械制造等行业中被广泛应用。
通过热处理，金属材料的性能可以得到大幅提升，从而延长材料的使用寿命，提高产品的质量和性能。
在现代工业生产中，热处理设备已成为不可或缺的重要设备之一。
总的来说，热处理设备在现代工业生产中具有重要的地位，它能够通过改变金属材料的结构和性能，为材料加工和产品制造提供关键支持。
随着科学技术的不断进步与创新，热处理设备的性能和功能将会不断提升，进一步推动工业制造的发展。
热处理设备在现代工业生产中扮演着重要的角色，它们能够通过改变金属材料的晶粒结构和性能，提高材料的硬度、强度和耐磨性，并提供优质的性能和可靠性。
热处理设备的应用范围非常广泛，涉及到航空航天、汽车制造、冶金、机械制造、建筑等诸多领域。
不同的热处理处理工艺和设备方式能够实现多种材料特性的改善，以满足不同行业和领域对材料性能的要求。
在热处理设备中，加热炉是最常见也是最基本的设备之一。
加热炉通过加热工件至特定温度，从而改变其晶粒结构，使材料的性能得到提升。
加热炉的种类有很多种，包括气体加热炉、电阻加热炉、感应加热炉和辐射加热炉等。
每种加热方式都有其独特的优势，可以根据材料的特性和加工要求来选择适合的加热方式。
除了加热炉，淬火槽也是热处理设备中的重要组成部分之一。
淬火槽通过将加热后的工件迅速冷却，使其晶粒结构发生变化，从而提高材料的硬度和强度。
均热炉则是用来对材料进行均匀加热和保温处理的设备，以确保材料晶粒结构的均匀性和稳定性。
退火炉则是对金属材料进行退火处理的设备，通过控制加热和冷却速度，使晶粒结构得到调整和改善。
回火炉则是将经过淬火或硬化处理的工件进行回火处理，以消除材料的脆性和内部残余应力，提高其韧性和强度。
热处理设备概论
热处理设备概论热处理设备是一种用于改变材料性能的工业设备，它能够通过加热、冷却或者其他方式来调整材料的硬度、强度、耐磨性等性能。
热处理设备广泛应用于金属加工、玻璃制造、陶瓷生产、塑料加工等行业。
热处理设备的主要工作原理是通过控制材料的温度和时间，使其经历相应的相变、固溶、析出等变化，并且在适当的条件下形成均匀的组织结构。
这样一来，材料的机械性能、化学性能都将得到提高。
常见的热处理设备包括炉子、熔炼炉、退火炉、淬火炉、热处理线等。
炉子是最基本的热处理设备，它可以根据需要进行加热、保温、冷却等处理，适用于多种材料的热处理。
熔炼炉主要用于金属熔炼、合金化等工艺。
退火炉用于使金属软化，减轻加工硬化的程度。
淬火炉则主要用于提高金属的硬度和强度，并且可以使材料快速冷却。
热处理线则是将上述炉子集成在一起进行自动化生产。
在热处理设备的使用过程中，需要根据不同材料的类型、尺寸和工艺要求等因素，合理选择并控制相应的加热、保温、冷却参数。
同时，还需要做好设备维护保养，确保设备的稳定运行，以达到良好的热处理效果。
总的来说，热处理设备在材料加工和生产过程中扮演着重要的角色，它能够提高材料的性能，并且在工业生产中发挥着不可替代的作用。
随着技术的不断进步，热处理设备也将不断创新和发展，为各行各业提供更高效、更精确的热处理解决方案。
热处理设备在工业生产中扮演着不可替代的角色，它能够通过改变材料的组织结构和性能，实现对材料的硬化、强化、软化、退火等处理。
在金属加工、塑料成型、玻璃制造、陶瓷生产等行业中都有着广泛的应用。
首先，热处理设备对金属材料的影响是非常显著的。
金属材料因其导热性能优良，在进行热处理时容易获得均匀的温度场，这使得热处理效果更加稳定可靠。
通过淬火炉的淬火处理，金属材料可以获得高硬度和强度，适用于制造刀具、汽车零部件等高强度要求的产品。
通过退火炉的退火处理，金属可以获得较低的硬度和较高的韧性，适用于制造弹簧、铆接件等成形性能要求较高的产品。
热处理工序主要加热设备
热处理工序主要加热设备热处理工序是一种将材料经过加热和冷却处理的工艺，用来改善材料的机械性能和物理性能。
热处理工序中的主要加热设备有多种，下面将对其中的几种常见设备进行介绍。
1. 炉子炉子是热处理工序中最基本的设备之一。
炉子是一种用于加热材料的封闭容器，可以通过加热源使其达到所需的温度。
炉子通常由炉体、燃烧器、加热元件、温度控制系统等组成。
炉子的种类有很多，包括电炉、气体炉、溶盐浴炉等，可以根据工艺要求选择不同类型的炉子。
2. 焊接剂在一些特殊的热处理工序中，为了防止材料表面氧化和改善加热效果，需要使用焊接剂。
焊接剂可以在材料表面形成一层保护膜，起到隔绝氧气和空气的作用。
焊接剂通常由石墨、粘结剂和其他添加剂组成，根据材料和工艺要求选择合适的焊接剂。
3. 加热元件加热元件是加热设备的核心部件，用于提供加热能源。
常见的加热元件有电阻丝、燃烧器、电磁加热装置等。
电阻丝是一种通过产生电流产生热量的加热元件，适用于电炉和电热炉等设备。
燃烧器是通过燃烧燃料产生高温气体来加热材料的元件，适用于气体炉和其他燃气加热设备。
电磁加热装置利用电磁感应产生热量，适用于感应加热炉等设备。
4. 控制系统控制系统是用于控制加热设备的运行状态和温度的设备。
控制系统通常由控制器、传感器和执行机构等组成。
控制器通过接收传感器反馈的温度信号，控制执行机构的运行状态，从而控制加热设备的温度和工作方式。
常见的控制系统有PID控制系统、PLC控制系统等，可以根据具体要求选择合适的控制系统。
总结起来，热处理工序主要加热设备包括炉子、焊接剂、加热元件和控制系统。
这些设备的选用需根据具体材料和工艺要求来确定，以确保热处理工序能够达到预期的效果。
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。
热处理工序主要加热设备
热处理工序主要加热设备是实施热处理工艺的主要设备。
在热处理工艺中，加热设备不仅需要提供足够的加热温度和时间，还需要确保材料加热的均匀性和稳定性，以保证最终产品的质量。
本文将介绍热处理工序中常见的几种主要加热设备。
1. 等离子加热炉等离子加热炉是一种采用等离子体作为加热介质的加热设备。
等离子体加热可以实现材料加热的快速、均匀和节能。
等离子加热炉广泛应用于金属热处理、半导体材料生长和表面改性等领域。
等离子加热炉根据加热方式的不同可分为等离子气体、等离子电磁和等离子微波加热炉。
2. 电阻加热炉电阻加热炉是一种利用电阻材料产生热量进行加热的设备。
电阻材料通常采用电炉芯、电炉线和电炉丝等。
电阻加热炉具有加热温度高、加热速度快、加热均匀等特点，广泛应用于金属热处理、玻璃加工和陶瓷烧结等领域。
3. 感应加热设备感应加热设备是利用电磁感应的原理进行加热的设备。
感应加热设备通过感应线圈在交变磁场中产生涡流，将电能转化为热能进行加热。
感应加热设备具有加热速度快、加热均匀、能量利用率高等优点，广泛应用于金属加热处理、熔化和塑料热成型等行业。
4. 石墨炉石墨炉是一种利用石墨材料作为加热源进行加热的设备。
石墨材料具有优良的热导性和抗高温性能，可以提供稳定、均匀的加热效果。
石墨炉广泛应用于金属焊接、玻璃制造和石油化工等行业。
5. 氮气加热炉氮气加热炉是一种利用氮气作为加热介质进行加热的设备。
氮气加热炉通过控制氮气流动和温度，达到对材料进行加热的效果。
氮气加热炉具有温度可控、气氛可控的特点，广泛应用于精密陶瓷、光学玻璃和半导体材料的制备中。
6. 水加热槽水加热槽是一种利用高温水进行加热的设备。
水加热槽以高温水作为加热介质，通过将材料浸泡在水中进行加热。
水加热槽通常用于进行均匀加热的工艺，例如热处理中的淬火和回火。
7. 其他加热设备除了上述几种主要加热设备外，还有一些特殊用途的加热设备。
例如真空加热炉、氧化炉、高温炉等。
这些加热设备通常用于特殊工艺的加热要求，例如真空条件下的热处理、高温氧化和高温中的材料性能测试等。
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由于生产设备和规模的落后，我国热处理生产耗能巨 大而利润并不高约为美国的1/30，年营业额约为美国 的1/25。
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第一章热处理设备概述
1.2热处理设备的发展
优质（设备优良、工艺先进、 管理科学化）、高效（ 设备、 管理）、低耗（设备、 工艺、 管理）、清洁（劳动环境 、 自然环境）、灵活（协作生产）
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第一章热处理设备概述
第一章热处理设备概述
1.1热处理设备在材料工程中的地位与作用
热处理是提高机械零件质量和延长使用寿命的关键工序， 也是 充分发挥金属材料潜力、 节约材料的有效途径。正确地选择材料， 合理地进行热处理， 不仅可以充分减少废品， 而且可以显著提高机 器零件和模具使用寿命。而任何一种热处理工艺，只有通过相应的 设备才能得以实现。
相对于先进工业国家仍有相当大的差距
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箱式可控气氛多用炉
箱式可控回火炉
网带式可控气氛多用炉
高温型可控气氛多用炉
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可控气氛多用炉生产线
多用炉生产线由加热炉、清洗机、回火炉、
推拉车、准备台、完成台、中继台、电控柜、
滴注灌、深冷炉等设备根据用户需要及产量 需求可布置成各种不同组合的生产线
– 《新编热处理设备选型设计实用手册》，徐宝亮编， 中国知识出版社，2005.11
– 《热处理炉》（第1版），曾祥模编，西北工业大 学出版社，1996.7
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本课程的性质：
《热处理设备》是金属材料工程专业的一门应用性较强的必修专业课，考试课。
本课程的任务：
使学生掌握有关热处理设备的知识，同时也培养学生设计、选择和应用热 处理设备的能力。
1.改进炉膛结构，合理布置加热元件，以 改善加热质量
2.采用新型炉体材料，提高加热效率
3.提高自动化程度，采用连续式炉或联合 机，以稳定产品质量，提高劳动生产率， 改善劳动条件
4.拓宽真空技术的应用领域，进行无氧加 热，提高产品质量
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第一章热处理设备概述
1.3 热处理设备的分类
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第一章热处理设备概述
1.3.1主要设备
1.热处理炉：有炉膛的加热设备：箱式炉、井式、 台车、真空炉
2.加热装置：热源直接对工件加热的装置：高频、 中频、火焰加热
通过对本课程的学习达到的要求：
（一）对热处理常用设备有一个概括的了解，掌握热处理炉传热的基本方式、
一般条件及炉内综合传热与应用。
（二）掌握常用热处理设备的结构特点、工作原理与用途。
（三）掌握一般结构简单的热处理炉的设计内容与方法。
（四）了解热处理炉节能与改造方面的有关知识及炉温仪表、热控制 。
本课程的重要性：
主要设备：
主要设备 辅助设备
完成主要热处理工序(加热和冷却)所用的设备，包括
各种加热设备(加热炉与加热装置)和冷却没备(冷却室、
淬火槽、淬火机等)。 辅助设备：
完成各种辅助工序(如酸洗、清洗、清理、校直、检 验)、生产操作、动力供应所用的设备。热处理车间常用 的辅助设备有清洗槽(机)、喷砂机、校直机、泵、鼓风机、 各种动力管道以及起重运输设备等。
热处理炉是实现金属热处理工艺的主要要设备，没有先进的热处 理炉就不能实现先进的热处理工艺，要实现热处理技术的现代化， 需要靠热处理设备的现代化来保证。即热处理设备的先进与否更是 决定热处理工艺的重要因素。
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第一章热处理设备概述
1.2热处理设备的发展概况
现代热处理设备包括：大型连续生产线，密封箱式多 用炉生产线，真空及无人化感应加热设备
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1.2热处理设备的发展概况
生产设备与世界先进水平有20-30年之差距。专业化热 处理工厂数目与美国相比相差35倍，生产效率比美国 低26倍、设备利用率仅为30%，电耗却高于美国的40%， 其电耗平均每吨比日本和欧美要多2～3倍。
热处理带来的环境污染问题十分严重，据不完全统计 我国热处理业每年约有 5000吨淬火油因蒸发或局部燃 烧造成CH化合物、CO及烟尘；有约9000吨废淬火油 因排放不当而污染水质；每年盐浴炉生成盐蒸汽7000 吨以上；有害废渣约10000吨；燃煤炉窑排放SO2约1.5 万吨，灰分约8.5万吨；喷砂处理中产生的SiO2等有害 粉尘10000吨，严重污染了环境。
3
这些产品都需 要进行热处理
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课程特点
基础性
综合性 实践性 发展性
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课程安排
总学时：46 理论教学时间：01-15周 周学时：3 试验：4学时 考核形式：考试 考试时间：20周
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对大家提几点要求
重视课堂教学 按时上课，做好笔记 课堂保持安静
我国热处理技术比较落后，体现在装备水平的落后上， 大多为50~70年代的仿苏产品，周期式炉多，连续式炉 少，效率低，能耗大，空气炉多，气氛炉少，工件氧 化脱碳严重，质量不易保证，自动化程度低，人为因 素影响大，质量不稳定，盐浴炉比重相当大，劳动条 件差，污染严重，一半以上的设备超过三十年，且年 久失修，热效率低，散热严重，成本高。
热处理设备
主讲教师：范涛
北华航天工业学院 金属材料工程教研室
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教材与教参
1.使用教材
– 《热处理炉》，吉泽升等编，哈尔滨工程大学出版 社，1999.1
2.主要参考书
– 《热处理手册》 第三卷 热处理设备和工辅材料 （第四版)，中国机械工程学会热处理学会编，机械 工业出版社，2008.1
国外: (1)以电能为热源的增多，油和煤气炉比例逐渐减 少 (2)对产品表面质量的要求更为严格，可控气氛热处 理炉和真空炉占重要地位 (3)炉衬趋向轻质材料，在电 阻炉上应用非金属炉用耐热构件和发热元件的比例逐 渐增加 (4)微机和PLC的发展加速了热处理自动化，并 有与其它工序组成全自动热处理线的趋势。