第十章 可控气氛热处理炉
§１０－2 可控气氛的控制方法
一、气氛的选择与搭配
实现可控气氛热处理，除必要的热处理炉外，选择合理的可 控气氛及其控制是十分重要的。 针对具体工艺科学地设计和选用适当的炉用气氛通常的出发 点： 加速工艺过程 提高产品质量
1、气氛的选择
热处理气氛已有很多，选择时应考虑： 1）选择能加速化学热处理过程的气氛 渗碳过程中，碳的传递系数随 CO ％×H2 ％的含量而增大， 因此，适宜的渗碳气氛要求含有足够数量的 CO和H2，能满足该 要求的渗碳气氛常用的有吸热式气氛、甲醇裂化气、煤油和空 气等。
可控气氛主要由CO、H2、N2和少量的CO2，H20和CH4、CnHm 等气体组成。其中， CO、H2、 CH4、CnHm属还原形气体；CO2， H20属氧化性气体，会引起钢的脱碳；N2属中性气体。 体系中氧化性气体与还原性气体、增碳性气体与脱碳性气 体组分间的数量关系，即CO/ CO2、 H2/ H20、CH4/ H2、（CO） ×（H2）/ H20等，决定了体系中反应进行的方向。 碳势控制，也就是控制这些炉气组分间的相对量。
Fe氧化生成FeO，CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。 KP>2.486，即 (CO)／(CO2)>2.486 ；反应向左进行，发生还原作用，钢件不氧 化。
结论：钢在CO2－CO气氛中是否发生氧化，取决于(CO)／(CO2) 的比值，即CO和CO2的相对量，并不是绝对含量。
3、钢在H2－H2O气氛中的氧化—还原反应
2）选择资源丰富和少无公害的气氛
能满足这一要求的最佳气氛就是氮气。
注意，纯氮是惰性气体，主要应用于密封性很好的炉子或应用于低温保护或 工件允许形成很薄的氧化膜，而该膜能起保护自身作用的工艺，如铝的退火。 氮气常应用于使炉子维持正压，以防炉外空气侵入。 事实上，高纯氮难以获取，成本很高，工业用氮又含有0.5～5％O2，，会使 加热工件氧化，所以一般不能单独用于热处理保护，而且，对从炉缝等处侵 入的空气没有反应消除的能力，因此，通常的做法是：根据处理工件的要求 和工艺参数，在炉气中添加某些还原性气体组成氮基气氛。
3）选用抗氧化能力强、脱碳能力弱的气体作保护气氛
最佳气体是氢气。 通常热处理温度下，H2与O2的反应很快，而脱碳的反应速度比H2O慢近干倍， 比CO2慢近百倍。 液氨分解后得到的H2和N2是光亮退火的良好气氛，可用于拔丝中间退火、保 护焊和钎焊保护气．高温炉钼丝保护气等。
4）节约能源，简化结构
三、渗碳过程控制
渗碳过程的数学模型
渗碳过程描述：渗剂输入炉内，在高温下裂解反应，产
生渗碳气体；渗碳气体在气固界面上发生碳的传递，在传递 过程中发生工件对渗碳气氛的吸附和界面反应，产生活性碳 原子；碳原子由工件表面向深度迁移扩散。
1、碳传递
2、渗碳数学模型的建立
渗碳过程：碳原子由气相向固相传递和在固相中的 扩散过程。 目标函数： 即:距表面x处，在t时刻的碳势浓度C＝？ 理论分析： Fick第二定律：当渗碳层厚度远小于零件的曲率半 径时，有 其描述了碳原子在固相 C 2C D 2 进行扩散时，渗碳工件 t x 任何时刻，任何位置碳 D：扩散系数（与碳浓度 无关） 浓度的变化规律。
特性：可用碳量一定，使气氛保持一定的碳势，使富化气能起碳势调节的作 用； 较大的碳势传递系数，含有大量的CO和H2； 成份稳定，容易裂解，使气氛碳势保持稳定性； 资源丰富，价格便宜。
常用载体气：吸热式气氛、甲醇裂解气、氮基气氛等；
2）富化气
作用：提供气氛的碳分，调节气氛的碳势； 富化气的少量变化能使碳势有明显改变。 特性：较高的可用碳量，富化气有少量增减，即可使气氛系 统的碳势有明显变化； 对载体气成分的比例影响小，即气氛碳势的变化只随 富化气量的变化而变化；
3）氧势
氧势是指在一定温度下，金属的氧化和氧化物的分解处于 平衡状态时气氛中氧的分压或氧化物的分解压。
4、钢在CO、CO2、H2、H2O混合气体中的氧化还原反应 要达到无氧化加热需满足如下条件，即
二、钢在炉气中的脱碳增碳反应
1、钢在CO－CO2气氛中的脱碳增碳反应
aC ——碳在奥氏体中的有效浓度，又称奥氏体中碳的活度。
把吸热型发生装置直接安放在热处理炉内，炉罐内放置触媒，可减少炉
外设置发生装置带来的能源和原料损失，也可免去把热气氛冷却的热损 失。
新的问题是每台设备都需要发生装置，提高了设备费用。
各种可控气氛按成本（由低到高）排序： 直生式气氛直接碳势控制→内置发生法→炉外裂解法→氮气与甲醇 炉内发生法→氮气、甲醇炉外发生法→滴注法。
2、钢在CO2－CO气氛中的氧化—还原反应 1）反应方程式： 2）平衡常数
3）KP1与温度
4）反应方向判断 例如：在1000℃时， KP＝2.486，即 (CO)／(CO2)＝2.486；氧化还原处于平衡状态；
KP<2.486，即 (CO)／(CO2)＜2.486；
为趋于平衡，反应向右进行， CO2 使
多参数控制：控制渗碳气氛的碳势，就必须控制这三个成
分，这就是所谓的三参数控制。该控制方式可放宽原料气成 分及配比的要求，有利于高精度控制，但需要多种传感器， 系统复杂，维护不便。
单参数控制：如果使气氛中有两个成分保持稳定，那么只
需要控制一个成分，就可以控制碳势，这就是单参数控制。 该控制方式需要稳定原料气的成分与配比来限定CO／H2等 于常数，但控制系统结构简单，便于推广。
2、气氛的搭配
实现气氛控制的主要原则：气氛本身要有很高的可控性。 即可随气氛中某一气体的增加或减少而明显地改变气氛的碳势、氧 势或其他势。
通常将气氛分为载体气和富化气。
以渗碳为例分析这两种气氛的特性及搭配。
1）载体气
作用：维持气氛的基本碳势，保持炉内处于正压状态，维持炉内气体的稳定 与正常运动；
电池的原理制造。氧化锆在高温下 具有传导氧离子的特性，能够在氧 化锆管两侧产生氧浓度差电势，若 温度在某一定值时，根据测得的电 势可求得被测气体的氧分压。
组成 ：由探头、电源控制器、气泵、
二次仪表及变送器等组成。 探头：核心部件，由炭化硅过滤器、氧 化锆元件、恒温室、气体导管等组 成。过滤器按在头部过虑灰尘、防 止气体冲击；氧化锆元件置于恒温 室中，以保证在恒定温度下测量。 电源控制器：一方面控制恒温室温度，由热电偶、电热元件、晶闸管组件、 和恒温控制板组成控温系统；另一方面将氧化锆元件的电压信号转换成 电动控制仪表所需的标准信号（0～10mA或4～20mA）
在一般渗碳气氛中含有CO、CO2、CH4、H2、H2O、O2和[C]等 七种成分以及不参与反应的N2； 这些成分发生众多的化学反应，但基本反应只有四种。
根据热力学定律计算，在平衡态渗碳，渗碳气氛只有三个自 由度。即体系中当有三个成分的分压一经确定，体系的状态 及其他各种气体的分压也随之确定
C x
x p
0
c）工件内碳浓度分布应是距离和时间的函数 即： C ( x, t ) f ( x, t )
在某一时刻t t0时： C
t t0
f ( x)
3、碳浓度分布数学模型的建立
发展直生式可控气氛是个方向，即将甲烷、或丙烷、或丁烷等气体与空 气或CO2，按比例调配，直接通入炉内，形成可控气氛。
将丁烷和CO2混合直接通入炉内，渗碳时间减少14％，丁烷节省87％。
问题是丙烷、丁烷裂化温度在950～1050℃，温度低，反应不完全，容易 出现碳黑和未完全裂解的碳氢化合物。
例如：含碳0.8％的钢在1000℃时，由于分子间作用力的影响， 只起到为0.45％的作用，故称此值为有效浓度。
2、气氛中的碳势 碳势：指一定成分的气氛达到平衡时，钢的表面含碳量。 右图条件： PCO＋PCO2＝1大气压。 曲线上每个点代表一个 平衡状态。 例如：在 0.1 ％ C 的曲线 上 ， 当 温 度 为 900℃ 时 ， 相应的 CO 为 80 ％，表示在 80 ％ CO 的 气 氛 中 ， 含 碳 0.1 ％ 的 钢 达 到 平 衡 状 态．既不脱碳也不增碳， 那 么 900℃ 下 含 80 ％ CO 气 氛的碳势即为0.1%C。
边界条件
a）外部边界条件 碳原子由气相进入固相的通量应等于固相中碳原子由表面向 内部扩散的通量。 则： C
(C y C s ) D
x : 碳原子在气固界面上的 传递系数； C y：气相碳势； C s：固相表面碳原子最大 固溶度。
x 0
b）内部边界条件：设x＝p处时，碳浓度变化为：
氮基气氛＋富化气：N2（81％）＋CH4（19％）；N2＋吸热型气氛＋丙烷 采用有机液作渗剂：载体气与富化气的最佳搭配是甲醇与醋酸乙酯；
它们的裂解气分别为：
两种裂解气中CO与H2的比例是相同的。因此，气氛碳势的变化只取决于 醋酸乙酯裂解的[C]。 为降低成本，也常用煤油．丙酮和苯来代替醋酸乙酯，煤油可用碳量很 高，但成份不稳定。
氨分解气氛、
滴注式气氛、 氮基气氛和氢气氛等。
气氛组成：主要由CO、H2、N2和少量的CO2，H20和
CH4、CnHm等气体组成。
一、钢在炉内气氛中的氧化与还原
1、钢在空气中的氧化与还原反应
560℃以下生成Fe3O4； 在560℃以上形成三种氧化物， 内层为FeO， 中层为Fe3O4， 外层为Fe2O3； 通常认为氧气对钢的氧化过程是不可逆的，无法控制。
二、气氛控制
1、炉内气氛测量
炉内气氛测量方法：主要有间接和直接测量法两类。
以碳势控制为例， 间接测量：露点仪（50年代）； 红外线CO2分析仪（60年代）； 氧探头（70年代出现）； 微机多参数碳势控制（80年代实现） 直接测量：电阻探头控制碳势。
常用气氛传感器： 1）氧化锆氧传感器 基本原理：根据固体电解质氧浓度差
第十章
可控气氛热处理炉
可控气氛：为了使工件表面不发生氧化脱碳现象或
可控气氛热处理炉的分类及特点
可控气氛热处理炉的分类及特点可控气氛热处理炉是一种广泛应用于金属加工行业的设备，它能够在特定的气氛条件下对金属工件进行热处理。
这种炉子具有多种不同的分类和特点。
以下是对可控气氛热处理炉的分类和特点的详细介绍。
一、分类1. 气氛控制方式分类（1）气氛控制方式分为氧化性气氛热处理炉和还原性气氛热处理炉两种。
氧化性气氛热处理炉主要用于表面处理工艺，如碳化、氮化等。
其主要特点是在炉内通入氧化性气体，如氧气、二氧化碳等，以实现对金属工件表面的氧化反应。
这种炉子适用于提高工件表面强度和硬度等特性。
还原性气氛热处理炉主要用于去除金属工件表面的氧化物，并降低工件中的氧含量。
其主要特点是在炉内通入还原性气体，如氨气、氢气等，以实现对金属工件表面的还原反应。
这种炉子适用于净化金属表面和提高金属材料的纯度。
（2）还可以根据气氛控制的方式分为氧气控制热处理炉、氮气控制热处理炉、氢气控制热处理炉等。
氧气控制热处理炉主要通过控制炉内氧气的流量和浓度，来实现不同氧化反应的控制。
这种炉子适用于表面氧化处理和改变金属工件的表面化学性能。
氮气控制热处理炉主要通过控制炉内氮气的流量和浓度，来实现不同氮化反应的控制。
这种炉子适用于表面氮化处理和提高材料硬度。
氢气控制热处理炉主要通过控制炉内氢气的流量和浓度，来实现还原反应的控制。
这种炉子适用于表面还原处理和净化金属表面。
2. 加热方式分类（1）电阻加热热处理炉：主要通过电阻加热的方式来提供炉内的热源，通过控制电阻丝的加热功率和电流，来控制炉内温度的升降。
这种炉子具有加热速度快、温度均匀性好、控制精确等特点。
（2）燃气加热热处理炉：主要通过燃气燃烧产生的高温气体来提供炉内的热源，通过控制燃气的气流量和燃烧器的火焰强度，来控制炉内的温度。
这种炉子具有操作简便、适用范围广等特点。
3. 结构形式分类（1）箱式热处理炉：是一种常用的结构形式，工作室呈箱体形状，炉门位于炉的一侧或两侧，可以方便地进行工件的装卸。
可控气氛退火炉国标
可控气氛退火炉国标可控气氛退火炉是一种具有广泛应用的工业设备，其国标是对其性能和技术要求进行规范的标准。
下面将从不同角度对可控气氛退火炉国标进行描述，以使读者对其有更深入的了解。
一、可控气氛退火炉的定义和作用可控气氛退火炉是一种专门用于热处理金属材料的设备，它可以在控制的气氛下对金属材料进行加热处理，以改变其组织结构和性能。
通过调节炉内的温度、气氛和时间等参数，可控气氛退火炉可以实现对金属材料的精确处理，以满足不同工艺要求。
二、可控气氛退火炉的技术要求1. 温度控制：可控气氛退火炉要求能够精确控制炉内的温度，以确保金属材料得到适当的加热处理。
2. 气氛控制：可控气氛退火炉要求能够提供不同气氛下的加热环境，如氢气、氮气、氧气等，以满足不同金属材料的处理需求。
3. 时间控制：可控气氛退火炉要求能够精确控制加热时间，以确保金属材料得到适当的保温时间。
三、可控气氛退火炉的应用领域可控气氛退火炉广泛应用于金属材料的热处理领域，如航空航天、汽车制造、机械制造等。
它可以对各种金属材料进行退火、正火、淬火等处理，以改变其组织结构和性能，从而提高材料的强度、硬度、韧性等。
四、可控气氛退火炉的优势和发展趋势1. 提高生产效率：可控气氛退火炉可以实现自动化操作，提高生产效率和产品质量。
2. 降低能耗：可控气氛退火炉采用先进的节能技术，能够降低能耗，减少环境污染。
3. 拓宽应用范围：可控气氛退火炉正在不断发展和创新，可以适应不同材料和工艺要求的热处理需求。
可控气氛退火炉国标是对其性能和技术要求进行规范的标准，它在金属材料的热处理领域具有重要的应用价值。
通过精确的温度、气氛和时间控制，可控气氛退火炉可以改变金属材料的组织结构和性能，提高产品质量和生产效率。
随着科学技术的不断发展，可控气氛退火炉将在更多领域得到应用，并为工业生产带来更大的便利和效益。
什么是可控气氛炉
什么是可控气氛炉?为了防止加热工件在自然气氛的热处理炉中被氧化、脱碳和烧损，将一定的可控气氛通入炉膛内，使加热工件表面的成分不改变或者朝着期望的方向变化(如实现化学热处理)，这种通了可控气氛的热处理炉简称可控气氛炉。
可控气氛的种类很多，按其制备方法，大致分为四大类：(1)原料气制备的可控气氛。
1.吸热式气氛。
采用液化石油气或天燃气等原料气，与空气按原子碳、氧为混合，送入装：育催化剂的，由外部供热的反应罐反应所制得的气氛，以丙烷为例：吸热式气氛的成分与原料气种类有关，大致为：20％～24％CO，30％～41％H2，这种气氛主要用于气体渗碳、气体软氮化和碳氮共渗，也可用于一些钢种的保护加热。
2.放热式气氛。
原料气与空气在燃烧空气系数小于1的条件下进行不完全燃烧，其燃烧产：物经冷却除水后制得的，当空气量较小，制得气氛中还原性组分CO、H2含量较高(各约占6％一14％)的，称为浓型放热式气氛；而当空气较多，所得气氛中C02含量就较高(10％一12％)，这是淡型放热式气氛。
浓型放热式气氛主要用于毛坯料和一般工件的保护加热，淡型放热式气氛主要用于铜及铜合金(不含锌)的光亮热处理。
3.净化放热式气氛。
将放热式气氛经沸石分子筛净化，除去C02和H20而制得，广泛用于各类钢制工件的保护加热。
4.氨分解气和氨燃烧气。
将氨气通入有催化剂的反应罐内，在一定温度下分解所制得的虐气氛叫氨分解气。
如将氨气与空气混合燃烧，经冷却干燥除水所制得的气叫氨燃烧气氛。
这两种气氛主要成分是N2和H2，不含碳，因此特别适合低碳不锈钢、镍铬合金、硅钢片等的光亮热处理。
(2)分离空气制取氮基气氛。
氮气是一种资源丰富，对环境污染小的气氛，因此，氮基气氛热处理得到很大发展。
通常，氮气是靠空气分离技术从空气中分离出来的。
近年来已获应用的该技术主要有：1.深冷空分法。
将空气液化，利用氮、氧沸点不同，分馏出氮的一种方法，经改进后的制氮机可使其纯度达99．9％以上。
特殊热处理——可控气氛
4~8
4~15
0.5
30~60
0.1
1~5
0
75
N2 余量 余量
余量 25
露点
-10/+20 -15/+5
-30 -30
.
7
主要保护气的来源及应用
气氛的类型 放热型气体DX
吸热型气体RX
基本燃料 丙烷，丁烷，油，天
然气
丙烷，丁烷，天然气
使用范围
铁基金属光亮退火，浓 有色金属，淡 电机和变压器硅钢片的脱碳 硬钎焊烧结 渗碳 退火，淬火，普通烧结，无脱碳的硬
.
3
基本原理
分解：渗剂中生成能渗入工件表面的活性原 子的反应。
吸附：活性的原子（或离子）于表面金属的 原子产生键合而浸入其表层。
扩散：工件表面吸附活性原子（或离子）后 ，其表面浓度与内部形成浓度梯度，满足扩 散条件，渗入的元素相内部迁移形成一定厚 度的扩散层。
.Hale Waihona Puke 4可控气氛热处理目的
.
5
主要的可控气氛
材料烧结
净化的氨基气体 单组分气体NX
丙烷，丁烷，天然气 黑心可锻铸铁的退火，
油
无脱碳退火，低温退火，
炉子净化
氨基气体AX
氨（利用分解过程） 合金钢的退火和硬钎焊（存在Cr，
.
Al， Si）
8
工业使用率的统计
放热气氛25%
吸热气氛25%
净化的氮基或单组分气体气氛30%
分解氨气氛12%
其他气氛8%
氨分解气氛：
❖ H2 75%,N2 25%.
❖ 不锈钢、硅钢的退火等
.
14
特殊气氛
有机液体的滴注式气氛：
可控气氛热处理炉的分类及特点
可控气氛热处理炉的分类及特点可控气氛热处理炉是一种将金属工件加热至一定温度，并控制温度，保持特定气氛下进行热处理的设备。
根据不同的加热方式和气氛类型，可控气氛热处理炉可以分为多种类型，每种类型都有其特点和适用范围。
一、电阻加热气氛热处理炉电阻加热气氛热处理炉采用电阻加热器作为加热元件，并通过控制电流来实现加热和温度控制。
该类炉型适用于高温热处理，如退火、淬火、回火等工艺。
其特点如下：1. 温度控制精度高，可以实现精确的温度控制；2. 加热速度快，可以快速达到所需温度；3. 适用于各种气氛，如氢气、氮气等；4. 加热均匀，可以均匀加热工件表面和内部；5. 结构简单，易于维护和操作。
二、电弧加热气氛热处理炉电弧加热气氛热处理炉利用电弧作为加热方式，通过电极间的电弧放电来产生高温。
该类炉型适用于高温热处理和表面改性工艺。
其特点如下：1. 温度可调范围广，可以达到很高的温度；2. 加热速度快，可以快速达到所需温度；3. 加热均匀，可以均匀加热工件表面和内部；4. 可以适应多种气氛，如氮气、氩气等；5. 适用于大尺寸工件的加热。
三、燃气加热气氛热处理炉燃气加热气氛热处理炉利用燃气燃烧释放的热量来加热工件，通过控制燃气供应和空气供应来实现温度控制。
该类炉型适用于中低温热处理工艺，如均质化退火、硬化等。
其特点如下：1. 可调温度范围广，适合中低温热处理；2. 燃料种类多样，可以选用天然气、液化气等；3. 加热速度相对较慢；4. 加热均匀性一般，需进行较好的气氛控制；5. 结构相对复杂，维护和操作要求高。
四、电磁加热气氛热处理炉电磁加热气氛热处理炉利用电磁感应加热原理，通过在工件附近产生交变磁场来加热工件。
该类炉型适用于小尺寸工件的加热和快速加热工艺。
其特点如下：1. 加热速度快，加热效率高；2. 加热均匀性好，可以均匀加热工件表面和内部；3. 温度可调范围较窄，适合小尺寸工件的加热；4. 结构复杂，较难维护和操作；5. 适用于特殊工艺，如感应淬火等。
铜带可控气氛连续热处理炉断带问题研究与优化
铜 带可 控气氛连续热处理 炉断带 问题研究与优化
孙 唯静
（ 中铝 上海 铜业 有 限公 司 ， 上海 ２ ０ ０ ９ ４ ０ ）
摘
要 ：退 火是铜 带热 处理 中的 重要 手段之 一 ， 气垫式 退 火炉是 连 续热 处理 的 新技 术 ， 其应 用
不仅提 高 了带材 的表 面品质 ， 而且 强化 了铜板 带组 织性 能 的均 匀性 ． 在 对 可控 气氛连 续热 处理
ａ ｎ ｄ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｉ ｎ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ ｇ ａ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ Ｓ ｈ ｉ ｇ ｈ ｌ ｙ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ａ ｂ ｌ ｅ ａ ｔ ｍｏ ｓ ｐ ｈ ｅ ｒ ｅ ， ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｉ ｎ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｍａ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｃ ａ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ａ ｇ ｅ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ａ ｌ ｓ ａ ｒ ｅ ｒ ａ ｉ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｓ ｏ ｍｅ ｇ ｏ ｏ ｄ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ．
保护气氛
小结
可控气氛热处理炉的优越性如下： (1)实现无氧化无脱碳与增碳热处理，因而提高钢件的表 面质量及机械性能，减少零件的加工余量和钢材的烧损量， 因此能节省工时及能耗，节约金属材料。 (2)实现可控渗碳，可以精确地控制零件表面的含碳量、 碳浓度梯度和渗碳层厚度，因而提高了渗碳零件的机械性 能，稳定渗碳工艺的质量。 (3)实现特殊的热处理工艺，如硅钢片的脱碳退火，轧制 钢材的复碳退火等。 (4)实现机械化与自动化，提高劳动生产率，改善劳动条 件。 总之，可控气氛热处理炉目前已成为一种先进的加热设 备。尤其是在可控气氛的应用方面可作为衡量一个国家热 处理技术发展水平的重要标志。
吸热式气氛原料理论反应式组成注释co甲烷丙烷丁烷257510ch102o202324403129404647实际气氛中尚含在发生器中把天然气液化石油气等气体与一定比例的空气混合当空气量较少时混合气体先部分燃烧再通过加热到高温1000以上的催化剂使混合气体的未燃部分热裂解吸热反应而制得
一、可控气氛热处理简史。
可控气氛的种类与制备
用于热处理的可控气氛种类很多，按照制备可控气氛的原 料气（液）不同，可控气氛分为四类：以原料气制备的、以 有机液体制备的、分离空气制备的、瓶装高纯气体。 目前常见的可控气氛有（以原料气制取可控气氛分）放热 式气氛、吸热式气氛、滴注式气氛、氨分解气氛、氨燃烧气 氛、氮基气氛等。
吸热式气氛
滴注分解气氛
使钢表面的碳浓度可以控制的滴注式渗碳所产生的分解气也属于可控气 氛。这就是60年代初期提出的卡博马格法。其原理是：往炉中滴入两种有机 液体，在炉中发生热裂解，以一种液体（如甲醇）的热裂解气作为运载气体， 以另一种（如醋酸乙酯）的热裂解气作为富化气体来实现钢的渗碳，并靠调 节第二种液体的滴入量来达到控制炉气碳势的目的。这种方法的优点是不用 气体发生炉，设备结构简单，适于批量生产。
可控气氛热处理炉的分类及特点(2021年)
可控气氛热处理炉的分类及特点(2021年)Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production.( 安全管理 )单位：______________________姓名：______________________日期：______________________编号：AQ-SN-0309可控气氛热处理炉的分类及特点(2021年)1.可控气氛热处理炉的分类可控气氛热处理炉种类很多，有周期式和连续式之分。
周期炉:有井式炉和密封箱式炉(又称多用炉），适用于多品种小批量生产，可用于光亮淬火、光亮退火、渗碳、碳氮共渗等热处理。
连续炉:有推杆式、转底式及各种形式的连续式可控气氛渗碳生产线等，适用于大批量生产，可以进行光亮淬火、回火、渗碳及碳氮共渗等热处理。
2.可控气氛热处理炉的特点(1)炉膛密封良好炉膛密封形式主要有炉体密封和炉罐密封两类。
炉体密封，包括炉壳、炉门、电热元件引出孔、热电偶孔、风扇轴孔和推料机械伸出炉外的孔洞等处的密封。
电热元件等在可控气氛作用下，需采用抗渗碳性强的材料或加抗渗碳涂料，最好用低压供电，以免元件渗碳或炉壁积碳使元件发生短路而毁坏。
采用炉罐(金属或陶瓷罐)隔离密封，密封效果比较好，但会降低传热效果和增加炉罐材料消耗，炉子工作温度也受到限制。
还有一种密封形式兼有上述两类密封的特点，即除炉膛密封外，采用辐射管加热器，可防止炉气侵蚀元件和火焰破坏炉内气氛。
(2)炉内保持正压可控气氛炉内应保持正压，以防止炉外空气侵入引起爆炸，并且保证炉内气筑稳定。
保持炉内正压的措施是，以一定压力供入足够的可控气体，保证可控气氛充满炉膛；对全密封的炉子，在废气排出口设置水封；控制炉内压力；炉门设置装料前室及火帘装置，以隔绝空气侵入和防止炉气外溢。
可控气氛热处理炉-安全风险点告知牌
危险因素
事故诱因
1、火灾
2、其他爆炸
3、中毒和窒息
4、触电
加热炉区域通风不良导致中毒和窒息、电气部分无屏护或接地不良导致触电、可燃气体泄漏导致爆炸。
安全防范措施
1、可控气氛多用炉淬火室应设置安全防爆装置，炉门应联锁。2、保护气氛和可控气氛炉，应设置超温自动切断加热电源、低温自动停止通入生产原料气并报警的装置。
3、燃油（或燃气）炉应设置可燃物泄漏报警装置，烟道应安装防爆门；点火和熄火保护应灵敏可靠。
4、液氨作为制备气氛的原料时，其管路5、现场应配备防毒面具。
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可控气氛热处理炉及其进展
可控气氛热处理炉及其进展采用可控气氛热处理，可以实现少、无氧化和无增、脱碳加热，使工件表面光洁，无化学成分变化，同时，能控制各种化学热处理的工件表面成分和质量。
因此，近年来有大的进展，发展前景广阔。
可控气氛热处理炉的进展主要表现在气氛制取、炉子和相应设备研制以及气氛检测和控制等三千方面。
可控气氛炉的类型和特点:一、可控气氛炉和类型可控气氛炉的分类，与普通热处理炉一样，可分为周期式和连续式两大类。
其中，又分别有相应的炉型，如箱式、井式、自动机组等，兹不赘述。
二、可控气氛炉的特点可控气氛炉的炉体结构和一般的热处理炉大体相近，其设计和计算方法也相似，但是，由于炉内要通入可控气氛，因此，就整体设备而言，可控气氛热处理炉还应设置相应的气氛发生装置、管路系统、滴注系统等附加装置。
此外，与普通热处理炉相比，在炉体结构等方面，可控气氛热处理炉还有以下特点。
1，密封性好为了保证炉内气氛的成分和压力，防止炉内气氛外溢和炉外气氛侵入，可控气氛热处理炉的密封性要很好。
通常，十分注意炉壳焊缝，炉体孔洞部位的密封，进出料炉门口的密封以及对炉子各种管路系统上的接头、阀门、压力流量检测仪表、安全装置的定期气密性检查等。
2．考虑气氛均匀流动在设计时，对进气口和排气口的位置、装料间隙、风扇设置以及强制气氛按一定的流向流动等方面，有充分的考虑。
’ 3，采用抗渗碳砖可控气氛常会与炉衬材料中的Fe203产生作用，生成铁及Fe3C而沉积于砖体内，破坏其组织结构及颗粒间的牢固结合，使砖体疏松、砖体内沉积的碳黑使体积胀大，从而导致砖体碎裂和脱落。
此外，由于C02和H2O的增加，露点上升，破坏气氛的稳定，故而，可控气氛热处理炉内多采用Fe2O3<1％的抗渗碳砖。
4．采用适宜的加热元件为防止炉内气氛对加热元件的作用，以及出现碳黑沉积造成短路等，可控气氛热处理炉的加热元件宜采用板状的抗渗碳电热元件(低电压大电流供电)，或者设法隔离气氛，采用辐射管加热元件等。