热处理工艺及设备.ppt

热处理工艺及设备 公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展中国河北省易县燕的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的存在，说明是经过淬火的第一节第一节 热处理的发展史热处理的发展史 早在公元前早在公元前770770～前～前222222年，中国人在生产实践中就年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺 随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打质量的影响三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的这说明中把刀，相传是派人到成都取水淬火的这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和尿的冷却能力。

了油和尿的冷却能力 中国出土的西汉中国出土的西汉(公元前公元前206～公元～公元24)中山靖王墓中中山靖王墓中 的宝剑的宝剑,心部含碳量为心部含碳量为0.15～～0.4%，而表面含碳量却达，而表面含碳量却达 0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺但当时作为个人以上，说明已应用了渗碳工艺但当时作为个人“手艺手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢的秘密，不肯外传，因而发展很慢  1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相转变为一种较硬的相 法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础与此同时，人们还研究了在金属热步奠定了理论基础与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。

中金属的氧化和脱碳等 1850～～1880年，对于应用各种气体年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤诸如氢气、煤气、一氧化碳等气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利进行保护加热曾有一系列专利1889～～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利 1901～～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳渗碳 ；；30年代出现露点电位差计年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；步控制炉内气氛碳势的方法； 20世纪世纪60年代以来，热处理技术运用等离子场，发年代以来，热处理技术运用等离子场，发展了离子渗氮、渗碳工艺展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用，；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法热处理的定义热处理的定义: :时间温温度度临界温度临界温度 热热加加保温保温冷冷 却却热处理的主要目的热处理的主要目的: :改变钢的性能改变钢的性能。

热处理的应用范围热处理的应用范围: :整个制造业整个制造业热处理的分类热处理的分类热处理热处理整整 体体热处理热处理表表 面面热处理热处理退火退火;正火正火;淬火淬火;回火回火;表面淬火表面淬火 化化 学学 热处理热处理感应淬火感应淬火火焰淬火火焰淬火渗碳渗碳; 渗氮渗氮;碳氮共渗碳氮共渗;第一章第一章 金属的加热金属的加热第一节第一节 金属加热的物理过程和影响因素金属加热的物理过程和影响因素第二节第二节 加热常见的物理化学现象加热常见的物理化学现象箱式电阻炉台车式电阻炉连续式热处理炉 钢的临界点：平衡临界点：平衡临界点：加热临界点：加热临界点：冷却临界点：冷却临界点：A1、 A3、 AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm第二章第二章 钢的退火和正火钢的退火和正火第一节第一节 退火的定义、目的和分类退火的定义、目的和分类第二节第二节 常用的退火工艺常用的退火工艺第三节第三节 钢的正火钢的正火第四节第四节 退火、正火后钢的组织与性能退火、正火后钢的组织与性能第五节第五节 退火、正火缺陷退火、正火缺陷 常用退火工艺方法常用退火工艺方法ØØ扩散退火工艺曲线扩散退火工艺曲线扩散退火工艺曲线扩散退火工艺曲线ØØ完全退火工艺曲线完全退火工艺曲线完全退火工艺曲线完全退火工艺曲线ØØ不完全退火不完全退火不完全退火不完全退火ØØ球化退火球化退火球化退火球化退火ØØ再结晶退火和消除应力退火再结晶退火和消除应力退火再结晶退火和消除应力退火再结晶退火和消除应力退火第三章第三章 钢的淬火和回火钢的淬火和回火第一节第一节 淬火的定义及目的淬火的定义及目的第二节第二节 淬火介质淬火介质第三节第三节 钢的淬透性钢的淬透性第四节第四节 淬火应力、变形及开裂淬火应力、变形及开裂第五节第五节 确定淬火工艺规范的原则、淬确定淬火工艺规范的原则、淬 火工艺方法及应用火工艺方法及应用热处理电阻炉的设计热处理电阻炉的设计一、炉型的选择和炉膛尺寸的确定一、炉型的选择和炉膛尺寸的确定 1、炉型的选择、炉型的选择 2、炉膛尺寸的确定、炉膛尺寸的确定 3、炉体结构设计、炉体结构设计热处理电阻炉的设计热处理电阻炉的设计二、电阻炉功率的确定二、电阻炉功率的确定 1、经验计算法、经验计算法 2、热平衡计算法、热平衡计算法 3、电阻炉功率的分配、电阻炉功率的分配 4、电阻炉的供电电压和接线方法、电阻炉的供电电压和接线方法热处理电阻炉的设计热处理电阻炉的设计二、电阻炉功率的确定二、电阻炉功率的确定 1、经验计算法、经验计算法 2、热平衡计算法、热平衡计算法 3、电阻炉功率的分配、电阻炉功率的分配 4、电阻炉的供电电压和接线方法、电阻炉的供电电压和接线方法 5、电热元件的计算、电热元件的计算电热元件安装在侧墙上电热元件安装在侧墙上电热元件安装在炉顶电热元件安装在炉顶电热元件安装在炉底电热元件安装在炉底电热元件安装在辐射管内电热元件安装在辐射管内热处理浴炉热处理浴炉一、浴炉的优缺点一、浴炉的优缺点优点：优点：1、工作温度范围宽，可完成各种工艺；、工作温度范围宽，可完成各种工艺；2、加热速度快，温度均匀，不易氧化、、加热速度快，温度均匀，不易氧化、 脱碳；脱碳；3、炉体结构简单，高温下使用寿命较长；、炉体结构简单，高温下使用寿命较长；4、能满足特殊工艺要求；、能满足特殊工艺要求；5、便于吊挂、工件变形小。

便于吊挂、工件变形小缺点：缺点：1、装料少、装料少2、需要较多辅助时间、需要较多辅助时间3、热处理成本高、热处理成本高4、热效率低、热效率低5、劳动条件差、劳动条件差6、操作技术要求高、操作技术要求高7、需要配置辅助设备、需要配置辅助设备二、浴炉的分类二、浴炉的分类按介质：按介质：盐浴炉、碱浴炉、铅浴炉、油浴炉盐浴炉、碱浴炉、铅浴炉、油浴炉按供热方式：按供热方式：外热式、内热式外热式、内热式外外热热式式浴浴炉炉内内热热式式浴浴炉炉插插入入式式内内热热式式浴浴炉炉埋埋入入式式真空热处理炉真空热处理炉一、真空系统一、真空系统真空系统：真空容器、真空泵、真空阀、真空系统：真空容器、真空泵、真空阀、 连接件、真空测量仪表连接件、真空测量仪表二、真空热处理炉的分类二、真空热处理炉的分类1、外热式真空热处理炉、外热式真空热处理炉 钟罩式、井式、双层井式、二室式；钟罩式、井式、双层井式、二室式；2、内热式真空热处理炉、内热式真空热处理炉 优点：优点：结构简单，制造容易，容易密封，抽结构简单，制造容易，容易密封，抽 气量小，容易达到所要求的真空度，气量小，容易达到所要求的真空度， 不受耐火、绝缘材料及电阻放气的影不受耐火、绝缘材料及电阻放气的影 响，不存在真空放电问题，工件加热响，不存在真空放电问题，工件加热 质量高，生产安全可靠。

质量高，生产安全可靠缺点：缺点：热惰性大、热效率低、加热速度慢、热惰性大、热效率低、加热速度慢、 生产周期长生产周期长 ；炉子尺寸小，使用温度；炉子尺寸小，使用温度 低；价格昂贵，不易加工低；价格昂贵，不易加工 ，应用范围，应用范围 窄 2、内热式真空热处理炉、内热式真空热处理炉按其外形及结构：按其外形及结构：立式、卧式、单室、双立式、卧式、单室、双 室、三室室、三室 按工件冷却方式：按工件冷却方式：自冷、负压气冷、负压自冷、负压气冷、负压 油冷、加压气冷、高压油冷、加压气冷、高压 气冷、超高压气冷气冷、超高压气冷按热处理工艺：按热处理工艺：淬火炉、回火炉淬火炉、回火炉 二、真空热处理炉所用材料二、真空热处理炉所用材料1、电热元件、电热元件（（1）镍铬及铁铬铝合金）镍铬及铁铬铝合金 （（2）铝、钨、钽纯金属）铝、钨、钽纯金属 （（3）石墨电热元件）石墨电热元件 2、炉衬、炉衬 第八章第八章 冷却设备冷却设备第一节第一节 缓冷设备缓冷设备第二节第二节 淬火槽淬火槽第三节第三节 淬火介质的循环冷却系统淬火介质的循环冷却系统第四节第四节 淬火机床淬火机床第五节第五节 喷射淬火装置喷射淬火装置第六节第六节 冷处理设备冷处理设备第二节第二节 淬火槽淬火槽1、淬火槽的基本结构、淬火槽的基本结构（（1）淬火槽体）淬火槽体（（2）循环溢流装置）循环溢流装置（（3）温度控制装置）温度控制装置（（4）淬火槽的机械搅拌装置）淬火槽的机械搅拌装置（（5）排烟装置）排烟装置（（6）灭火装置）灭火装置2、普通淬火槽、普通淬火槽3、周期作业机械化淬火槽、周期作业机械化淬火槽（（1）悬臂式提升机淬火槽）悬臂式提升机淬火槽（（2）料斗式提升机淬火槽）料斗式提升机淬火槽4、连续作业式机械化淬火槽、连续作业式机械化淬火槽（（1）输送带式淬火槽）输送带式淬火槽（（2）螺旋输送式淬火槽）螺旋输送式淬火槽1-气缸；气缸；2-活塞杆；活塞杆；3-导向架；导向架；4-升降台；升降台；5-淬火槽淬火槽图图11-1 悬臂式气动升降台提升机淬火槽悬臂式气动升降台提升机淬火槽 第三节第三节 淬火介质的循环冷却系统淬火介质的循环冷却系统1、集液槽、集液槽2、过滤器、过滤器3、泵、泵4、淬火介质冷却器、淬火介质冷却器（（1）板式冷却器）板式冷却器（（2）列管式冷却器（塔式冷却器））列管式冷却器（塔式冷却器）第四节第四节 淬火机和淬火压床淬火机和淬火压床1、齿轮淬火压床、齿轮淬火压床2、锯片淬火压床、锯片淬火压床 3、成形淬火机、成形淬火机 1、清理设备、清理设备 ØØ化学清理设备化学清理设备 ØØ机械清理设备：清理滚筒机械清理设备：清理滚筒 、喷砂机、喷砂机 、抛丸机、抛丸机 第五节第五节 热处理理辅助助设备 2、清洗设备、清洗设备 清洗槽清洗槽 清洗机清洗机 燃烧式脱脂炉燃烧式脱脂炉 3、校正与校直设备、校正与校直设备 ØØ手动压力机手动压力机 ØØ液压校正机液压校正机 ØØ回火压床回火压床。