热处理工艺及设备

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存在，说明是经过淬火的。第一节热处理的发展史早在公元前770～前222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。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质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000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，同时也注意了油和尿的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，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“手艺”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。1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)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。1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计,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、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；20世纪60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；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。热处理的定义:时间温度临界温度热加保温冷却热处理的主要目的:改变钢的性能。热处理的应用范围:整个制造业。热处理的分类热处理整体热处理表面热处理退火;正火;淬火;回火;表面淬火化学热处理感应淬火火焰淬火渗碳;渗氮;碳氮共渗;第一章金属的加热第一节金属加热的物理过程和影响因素第二节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：加热临界点：冷却临界点：A1、A3、AcmAc1、Ac3、AccmAr1、Ar3、Arcm第二章钢的退火和正火第一节退火的定义、目的和分类第二节常用的退火工艺第三节钢的正火第四节退火、正火后钢的组织与性能第五节退火、正火缺陷常用退火工艺方法扩散退火工艺曲线完全退火工艺曲线不完全退火球化退火再结晶退火和消除应力退火第三章钢的淬火和回火第一节淬火的定义及目的第二节淬火介质第三节钢的淬透性第四节淬火应力、变形及开裂第五节确定淬火工艺规范的原则、淬火工艺方法及应用热处理电阻炉的设计一、炉型的选择和炉膛尺寸的确定1、炉型的选择2、炉膛尺寸的确定3、炉体结构设计热处理电阻炉的设计二、电阻炉功率的确定1、经验计算法2、热平衡计算法3、电阻炉功率的分配4、电阻炉的供电电压和接线方法热处理电阻炉的设计二、电阻炉功率的确定1、经验计算法2、热平衡计算法3、电阻炉功率的分配4、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安装在侧墙上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辐射管内热处理浴炉一、浴炉的优缺点优点：1、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、脱碳；3、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；5、便于吊挂、工件变形小。缺点：1、装料少2、需要较多辅助时间3、热处理成本高4、热效率低5、劳动条件差6、操作技术要求高7、需要配置辅助设备二、浴炉的分类按介质：盐浴炉、碱浴炉、铅浴炉、油浴炉按供热方式：外热式、内热式外热式浴炉内热式浴炉插入式内热式浴炉埋入式真空热处理炉一、真空系统真空系统：真空容器、真空泵、真空阀、连接件、真空测量仪表二、真空热处理炉的分类1、外热式真空热处理炉钟罩式、井式、双层井式、二室式；2、内热式真空热处理炉优点：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，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，工件加热质量高，生产安全可靠。缺点：热惰性大、热效率低、加热速度慢、生产周期长；炉子尺寸小，使用温度低；价格昂贵，不易加工，应用范围窄。2、内热式真空热处理炉按其外形及结构：立式、卧式、单室、双室、三室按工件冷却方式：自冷、负压气冷、负压油冷、加压气冷、高压气冷、超高压气冷。按热处理工艺：淬火炉、回火炉二、真空热处理炉所用材料1、电热元件（1）镍铬及铁铬铝合金（2）铝、钨、钽纯金属（3）石墨电热元件2、炉衬第八章冷却设备第一节缓冷设备第二节淬火槽第三节淬火介质的循环冷却系统第四节淬火机床第五节喷射淬火装置第六节冷处理设备第二节淬火槽1、淬火槽的基本结构（1）淬火槽体（2）循环溢流装置（3）温度控制装置（4）淬火槽的机械搅拌装置（5）排烟装置（6）灭火装置2、普通淬火槽3、周期作业机械化淬火槽（1）悬臂式提升机淬火槽（2）料斗式提升机淬火槽4、连续作业式机械化淬火槽（1）输送带式淬火槽（2）螺旋输送式淬火槽1-气缸；2-活塞杆；3-导向架；4-升降台；5-淬火槽图11-1悬臂式气动升降台提升机淬火槽第三节淬火介质的循环冷却系统1、集液槽2、过滤器3、泵4、淬火介质冷却器（1）板式冷却器（2）列管式冷却器（塔式冷却器）第四节淬火机和淬火压床1、齿轮淬火压床2、锯片淬火压床3、成形淬火机1、清理设备化学清理设备机械清理设备：清理滚筒、喷砂机、抛丸机第五节热处理辅助设备2、清洗设备清洗槽清洗机燃烧式脱脂炉3、校正与校直设备手动压力机液压校正机回火压床