热处理工艺及设备.ppt

1、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

2、元前206公元24)中山靖王墓中 的宝剑,心部含碳量为0.150.4%，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。,18501880年，对于应用各种气

3、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。18891890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。,19011925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

4、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、 Acm,Ac1、Ac3、Accm,Ar1、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

5、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

6、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,

7、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

8、、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