金屬熱處理原理與工藝課件

試講人：裴迪金屬熱處理原理與工藝試講人：裴迪金屬熱處理原理與工藝1一、金屬熱處理分類1.熱處理概念金屬熱處理是將工件放在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，通過改變工件表層的化學(xué)成分、表面或內(nèi)部顯微組織的結(jié)構(gòu)來改變其性能的熱加工工藝。一、金屬熱處理分類1.熱處理概念2熱處理工藝三個(gè)階段：加熱、保溫、冷卻。熱處理工藝三個(gè)階段：加熱、保溫、冷卻。3金屬熱處理原理與工藝課件4目的：滿足組織和性能要求。五個(gè)要素：加熱介質(zhì)、加熱速率、加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速率。（1）加熱介質(zhì)定義：在高溫下可能與工件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而改變表層成分。例：氧化性（空氣）使工件表面發(fā)生氧化；C或N，會發(fā)生滲碳或滲氮反應(yīng)。目的：滿足組織和性能要求。5（2）加熱速率影響加熱時(shí)的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和相變過程。加熱速率越大，工件表面溫度和心部溫度差越大，導(dǎo)致出現(xiàn)大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，因此大工件不能進(jìn)行快速加熱。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制。（2）加熱速率6（3）加熱溫度和保溫時(shí)間通過保溫使材料達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，結(jié)果為成分均勻、晶粒長大、應(yīng)力消除、位錯(cuò)密度降低。通過保溫，使工件內(nèi)外溫度均勻，相變充分進(jìn)行。加熱溫度根據(jù)熱處理的目的和平衡相圖確定。保溫時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定。（3）加熱溫度和保溫時(shí)間7（4）冷卻速率通過合理控制冷卻速度就能得到所想要的組織。在快速冷卻條件下，工件內(nèi)外溫差增大，熱應(yīng)力和組織應(yīng)力增大，容易導(dǎo)致工件產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力、變形甚至開裂。所以應(yīng)盡量減小冷卻速度。（4）冷卻速率82.熱處理分類（1）退火：加熱到高溫，隨爐冷卻。特點(diǎn)：a.降低硬度，利于切削加工b.細(xì)化晶粒，改善組織，提高機(jī)械性能c.消除內(nèi)應(yīng)力，為下一道工序做好準(zhǔn)備d.提高金屬材料的塑性、韌性，便于進(jìn)

行冷沖壓或冷拉拔加工目的：成分均勻化、細(xì)化組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、提高塑性。2.熱處理分類9（2）正火：加熱到高溫，空氣冷卻。特點(diǎn)：a.冷卻速度快，獲得的組織更細(xì)b.正火后的強(qiáng)度、硬度較退火后稍

高，而塑性、韌性則稍低c.不占用設(shè)備，生產(chǎn)率高目的：調(diào)整材料的硬度、細(xì)化晶粒、為淬

火做準(zhǔn)備。（2）正火：加熱到高溫，空氣冷卻。10（3）淬火：加熱到高溫，油冷、水冷或高壓空氣冷卻。

特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度會得到提高，增加耐磨性，并在回火后獲得高強(qiáng)度和一定韌性相配合的性能。目的：提高硬度和耐磨性。（3）淬火：加熱到高溫，油冷、水冷或高壓空氣冷卻。11（4）回火：淬火的后序工序，降低淬火產(chǎn)生的缺陷，否則工件易開裂。

目的：消除淬火時(shí)因冷卻過快而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，降低金屬的脆性，降低硬度，提高塑性和韌性。（4）回火：淬火的后序工序，降低淬火產(chǎn)生的缺陷，否則工件易開12二、金屬加熱方法及設(shè)備加熱金屬常用的能源有電能和化學(xué)能（燃料），通過適當(dāng)?shù)姆绞睫D(zhuǎn)換為熱能，從而對工件進(jìn)行加熱。加熱方法不同，能源的有效利用率也不同，耗能情況不同，科學(xué)合理地選用不同的加熱方法是節(jié)能的有效途徑。二、金屬加熱方法及設(shè)備加熱金屬常用的能源有電能和化學(xué)能（燃13電阻加熱爐以電為能源，加熱方式的特點(diǎn)是在加熱器（電阻絲或帶）和工件之間存在氣體介質(zhì)（氧化性、惰性、滲碳、滲氮等）。優(yōu)點(diǎn)：溫度控制精度高，均勻性好，無噪音，無污染等。根據(jù)用途不同，分類包括：箱式電阻爐，井式電阻爐、臺車爐、鐘罩爐等。電阻加熱爐141、箱式電阻加熱爐組成：爐體和電熱元件，爐體由爐襯和爐門組織，形成空間，放置工件和保持加熱溫度場作用。電熱元件是爐子的發(fā)熱體，使電能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱工件。輔助裝置：機(jī)械傳動系統(tǒng)，爐子操作參數(shù)測量及控制系統(tǒng)，保證爐子安全運(yùn)行的裝置及爐內(nèi)輔助構(gòu)件等。按工作溫度，箱式電阻爐可分為高溫（≤1300℃）、中溫（≤950℃）、低溫（≤650℃）。1、箱式電阻加熱爐15箱式爐優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單價(jià)格低；具有較高的溫度均勻性；較高的熱效率；易于實(shí)現(xiàn)溫度和工藝過程的自動控制。箱式爐缺點(diǎn)：中溫和高溫加熱時(shí)氧化和脫碳嚴(yán)重，人工裝工件和出工件時(shí)勞動強(qiáng)度大。適用范圍：中、小零件的小批量熱處理生產(chǎn)，可提供碳鋼、合金鋼的淬火、正火、退火，也可進(jìn)行回火和固體滲碳以及其他熱處理。箱式爐優(yōu)點(diǎn)：16臺車爐將爐體一分為二，爐底像臺車一樣可以移動的爐子。將爐底與其他部分分開，如果把爐底做成可移動的，裝爐和出爐時(shí)把爐底拉出來，即可裝入大型工件。臺車爐17鐘罩爐如果爐底不動，把其他部分移開（用吊車等），將被加熱件放到爐底板后再罩上去，像鐘罩一樣的形狀，稱為鐘罩爐。鐘罩爐18

真空熱處理爐爐膛內(nèi)保持真空的爐子。根據(jù)真空度不同可分為低真空爐133~13.3Pa，中真空爐13.3~1.33×10-2Pa，高真空爐1.33×10-2~1.33×10-4Pa，超真空爐<1.33×10-4Pa。主要特點(diǎn)：加熱方式為輻射換熱；在中、高真空中加熱工件基本上可保持其不氧化和不脫碳；在高、超真空下加熱，工件中的合金元素和氣體有揮發(fā)和脫氣的可能；稀薄空氣易電離產(chǎn)生輝光或弧光放電。真空熱處理爐19注意事項(xiàng)：這類爐子一般要求爐膛嚴(yán)格密封；爐內(nèi)保持正壓，以防爐外空氣進(jìn)入引起爆炸，并保證爐內(nèi)氣氛穩(wěn)定；爐氣必須循環(huán)流動，以利于氣氛和溫度均勻，保證工件質(zhì)量一致；爐內(nèi)構(gòu)件要能抗氣氛侵蝕；裝有安全裝置，以防有毒氣氛泄漏和爆炸。注意事項(xiàng)：20

2、井式加熱爐箱式電阻爐通常放在地面上，工件通過水平移動裝入爐內(nèi)。井式加熱爐則是安放在地面以下，工件垂直入爐。將液體或氣體滲劑通往爐罐內(nèi)可用于滲碳、滲氮和碳氮共滲等化學(xué)熱處理；不通滲劑，可以進(jìn)行淬火或回火。2、井式加熱爐21金屬熱處理原理與工藝課件22優(yōu)點(diǎn)：爐子裝料多，生產(chǎn)率高，裝卸料方便，爐溫均勻，長軸垂直放置或細(xì)長桿件垂直吊掛不容易變形。缺點(diǎn)：工件阻礙氣體流動；工件與電熱元件同在爐膛內(nèi)，靠近電熱元件易過熱（可通過設(shè)置裝料筐得到改善）。優(yōu)點(diǎn)：23井式爐與箱式爐相比的優(yōu)點(diǎn)：1、用于回火時(shí)溫度均勻（回火溫度低，傳熱主要靠對流和傳導(dǎo)，井式爐都加有電扇）、裝料多，勞動強(qiáng)度低。2、用于淬火或化學(xué)熱處理時(shí)適合于大件、細(xì)長桿件（只能水平放置，容易變形，井式爐則可以吊掛在爐內(nèi)，垂直放置，減小變形）和大型長軸件。井式爐與箱式爐相比的優(yōu)點(diǎn)：243、浴爐定義：用液體作為加熱或冷卻介質(zhì)的熱處理爐。介質(zhì)：熔鹽、熔融金屬及合金、熔堿以及油類等。特點(diǎn)：加熱和冷卻速度快；

無氧化脫碳；

溫度均勻；

不能進(jìn)行退火。3、浴爐25浴爐兩種類型：（1）外熱式浴爐：由爐體和金屬坩堝組成，又稱為坩堝爐。特點(diǎn)：介質(zhì)放在坩堝中，電熱元件放在坩堝外，熱量通過坩堝壁傳入介質(zhì)中。優(yōu)點(diǎn)：不腐蝕電熱元件，介質(zhì)成分穩(wěn)定。缺點(diǎn)：金屬坩堝壽命短，熱惰性大，影響控溫精度。浴爐兩種類型：26（2）內(nèi)熱式浴爐：熱源放在介質(zhì)內(nèi)部，直接將介質(zhì)熔化并加熱到工作溫度。鹽浴爐，最廣泛的一種。缺點(diǎn)：裝料量少；有揮發(fā)氣體污染環(huán)境；熔體飛濺或爆炸；處理工件表面附著的鹽。（2）內(nèi)熱式浴爐：熱源放在介質(zhì)內(nèi)部，直接將介質(zhì)熔化并加熱到工27優(yōu)點(diǎn)：工件在熔鹽中加熱時(shí)，不但有傳導(dǎo)和輻射傳熱，還有較強(qiáng)的對流傳熱，所以工件的加熱速度比在普通氣體介質(zhì)電阻爐中央快得多，而且爐溫均勻；加熱時(shí)工件浸入熔鹽中，與空氣隔絕，還可以防止工件氧化與脫碳，提高工件表面的質(zhì)量；有利于局部加熱淬火、退火或回火處理，且簡單易行，由于耐熱材料少，爐子造價(jià)低。優(yōu)點(diǎn)：28三、加熱溫度和時(shí)間1、加熱時(shí)間概念分為：爐溫升溫時(shí)間；工件升溫時(shí)間；工件透熱時(shí)間；工件保溫時(shí)間。三、加熱溫度和時(shí)間1、加熱時(shí)間概念29t爐升與爐子功率、設(shè)定溫度、裝爐量等因素有關(guān)t工升與裝爐量、工件尺寸因素有關(guān)t透熱主要與工件尺寸有關(guān)系，尺寸越大，透熱時(shí)間越長。t保溫主要根據(jù)熱處理工藝目的確定，對不同工藝保溫時(shí)間差別非常大。t爐升與爐子功率、設(shè)定溫度、裝爐量等因素有關(guān)302、加熱溫度影響因素：熱處理設(shè)備的條件（介質(zhì)狀況、設(shè)備的輸出功率大小、爐膛內(nèi)有效加熱區(qū)范圍及溫度均勻性等）；原材料及熱處理工藝要求；零件的尺寸及形狀；加熱制度及方式；裝爐量與排列方式等。2、加熱溫度31四、加熱時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)加熱時(shí)，金屬表面與氣氛之間可能發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生活性原子，以及活性原子在工件內(nèi)會擴(kuò)散，從而達(dá)到改變工件表層成分分布，改善其性能的目的。四、加熱時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)加熱時(shí)，金屬表面與氣氛之間可能發(fā)生321、金屬加熱時(shí)的氧化與脫碳金屬的氧化過程往往伴隨著表層的脫碳，脫碳是指：鋼件表層部分碳被加熱氣氛氧化（O2，CO2，H2O），而使表層碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的現(xiàn)象。氧化與脫碳現(xiàn)象的出現(xiàn)，將嚴(yán)重影響鋼件的使用性能，甚至造成無法挽救的廢品。鋼件表面形成氧化皮，將使鋼件尺寸減小，有效承載面積降低，表面粗糙度增加，還可使鋼件熱處理后硬度不足。而鋼的表面脫碳可使淬火后工件的硬度與耐磨性大大降低，強(qiáng)度明顯下降，尤其是疲勞強(qiáng)度。脫碳還易形成淬火裂紋。

1、金屬加熱時(shí)的氧化與脫碳33（1）鋼鐵與氧的相互作用主要發(fā)生氧化和脫碳反應(yīng)。在500℃以上，會發(fā)生以下三種類型的反應(yīng)：2Fe+O22FeO3Fe+2O2Fe3O44Fe+3O22Fe2O3O2與C或Fe3C發(fā)生反應(yīng)生成CO2，稱為脫碳反應(yīng)。Fe3C+O23Fe

+CO2C+O2CO2

（1）鋼鐵與氧的相互作用34（2）鋼鐵表面在爐氣中的氧化還原反應(yīng)當(dāng)爐氣中含有氫及水蒸氣的氣氛中加熱時(shí)，570℃以上時(shí)反應(yīng)如下：Fe+H2OFeO+H23Fe+4H2OFe3O4+4H2當(dāng)爐氣中由CO和CO2組成時(shí)，570℃以上時(shí)反應(yīng)如下：Fe+CO2FeO+CO3Fe+4CO2Fe3O4+4CO（2）鋼鐵表面在爐氣中的氧化還原反應(yīng)352、鋼在滲碳?xì)夥罩械臐B碳反應(yīng)定義：向鋼的表面滲入碳原子的過程。目的：獲得表硬、里韌性能的零件。（1）在CO氣氛中的增碳反應(yīng)2CO[C]+CO2活性碳原子吸附在工件表面，被工件吸收，從而增加工件的含碳量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，CO分解出活性碳原子的能力降低，因此CO是一種較弱的滲碳?xì)夥铡?/p>

2、鋼在滲碳?xì)夥罩械臐B碳反應(yīng)36（2）在CH4氣氛中的增碳反應(yīng)CH4[C]+2H2該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此溫度升高，會提高甲烷的滲碳活性。若含量過高，分解出的活性碳原子不能及時(shí)被零件表面吸收而結(jié)合成碳分子呈碳黑沉積在工件表面，影響滲碳的正常進(jìn)行。

（2）在CH4氣氛中的增碳反應(yīng)373、鋼在氨氣氛中的氮化反應(yīng)定義：向鋼表面滲入氮原子的過程。2NH33H2+2[N]氨是一種很容易分解的氮化物，其分解產(chǎn)物為活性氮原子很容易被鋼件吸收，形成固溶體。目的：獲得表硬里韌、抗腐蝕性能的零件。

3、鋼在氨氣氛中的氮化反應(yīng)384、氧化脫碳的控制鋼鐵等金屬材料在加熱時(shí)的氧化脫碳，使金屬燒損，性能降低。關(guān)鍵是避免工件表面與加熱介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?？刹扇∪N措施：降低氧在爐氣中的分壓；切斷氧與工件表面的接觸途徑；縮短加熱時(shí)間。

4、氧化脫碳的控制39（1）降低氧在爐氣中的分壓從化學(xué)動力學(xué)角度考慮，降低氧的分壓可降低氧化、脫碳反應(yīng)速度。a.真空加熱可避免氧化、脫碳，達(dá)到光亮熱處理的目的。b.將惰性氣體（氮?dú)?、氬氣）通入爐膛將空氣排出后加熱。

（1）降低氧在爐氣中的分壓40c.將煤油、甲醇、乙醇、丙酮等有機(jī)液體滴入爐膛中，在高溫下分解形成具有一定碳勢的氣氛，不僅可以氧化脫碳，而且已脫碳的還可以增碳。（中小企業(yè)）

c.將煤油、甲醇、乙醇、丙酮等有機(jī)液體滴入爐膛中，在高溫下分41（2）工件表面涂敷防氧化涂層優(yōu)點(diǎn)：簡便易行；

不受工件尺寸限制。缺點(diǎn)：勞動強(qiáng)度大；生產(chǎn)效率低；適合單件或小批量生產(chǎn)。

（2）工件表面涂敷防氧化涂層42涂層舉例。a.100%~10%硼酸和0~90%硅膠（或氧化鋁），同時(shí)加入聚酯酸乙烯脂10%和膨潤土5%作黏合劑和懸浮劑。涂料最好加水調(diào)和后涂在工件表面，工件加熱至1200℃，也不氧化不脫碳，具有良好的保持作用。

涂層舉例。43b.搪瓷涂料保護(hù)用玻璃料研成粉末，加入耐火黏土、硼砂、溶劑、石英砂和水，涂到工件上后加熱至900℃可防止脫碳。c.硅酸鹽保護(hù)涂料其由水溶性黏合劑K2SiO3和填料（Al2O3+長石+Cr2O3+Si）加水混合后涂在工件表面，抗氧化脫碳的最高溫度可達(dá)到800~1200℃

b.搪瓷涂料保護(hù)44（3）快速加熱通電加熱、感應(yīng)加熱、激光加熱等加熱方法由于加熱速度快，氧化脫碳時(shí)間短而使氧化脫碳甚微。

（3）快速加熱45本章小節(jié)金屬的加熱是通過加熱設(shè)備完成的，是熱處理工藝的第一道工序。加熱溫度和保溫時(shí)間是加熱工藝中兩個(gè)主要的參數(shù)。加熱過程中加熱介質(zhì)可與工件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。氧化和脫碳反應(yīng)通過是有害的，應(yīng)盡量避免。本章小節(jié)金屬的加熱是通過加熱設(shè)備完成的，是熱處理工藝的第46謝謝！謝謝！47試講人：裴迪金屬熱處理原理與工藝試講人：裴迪金屬熱處理原理與工藝48一、金屬熱處理分類1.熱處理概念金屬熱處理是將工件放在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，通過改變工件表層的化學(xué)成分、表面或內(nèi)部顯微組織的結(jié)構(gòu)來改變其性能的熱加工工藝。一、金屬熱處理分類1.熱處理概念49熱處理工藝三個(gè)階段：加熱、保溫、冷卻。熱處理工藝三個(gè)階段：加熱、保溫、冷卻。50金屬熱處理原理與工藝課件51目的：滿足組織和性能要求。五個(gè)要素：加熱介質(zhì)、加熱速率、加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速率。（1）加熱介質(zhì)定義：在高溫下可能與工件表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而改變表層成分。例：氧化性（空氣）使工件表面發(fā)生氧化；C或N，會發(fā)生滲碳或滲氮反應(yīng)。目的：滿足組織和性能要求。52（2）加熱速率影響加熱時(shí)的熱應(yīng)力、組織應(yīng)力和相變過程。加熱速率越大，工件表面溫度和心部溫度差越大，導(dǎo)致出現(xiàn)大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，因此大工件不能進(jìn)行快速加熱。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制。（2）加熱速率53（3）加熱溫度和保溫時(shí)間通過保溫使材料達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)，結(jié)果為成分均勻、晶粒長大、應(yīng)力消除、位錯(cuò)密度降低。通過保溫，使工件內(nèi)外溫度均勻，相變充分進(jìn)行。加熱溫度根據(jù)熱處理的目的和平衡相圖確定。保溫時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定。（3）加熱溫度和保溫時(shí)間54（4）冷卻速率通過合理控制冷卻速度就能得到所想要的組織。在快速冷卻條件下，工件內(nèi)外溫差增大，熱應(yīng)力和組織應(yīng)力增大，容易導(dǎo)致工件產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力、變形甚至開裂。所以應(yīng)盡量減小冷卻速度。（4）冷卻速率552.熱處理分類（1）退火：加熱到高溫，隨爐冷卻。特點(diǎn)：a.降低硬度，利于切削加工b.細(xì)化晶粒，改善組織，提高機(jī)械性能c.消除內(nèi)應(yīng)力，為下一道工序做好準(zhǔn)備d.提高金屬材料的塑性、韌性，便于進(jìn)

行冷沖壓或冷拉拔加工目的：成分均勻化、細(xì)化組織、消除內(nèi)應(yīng)力、降低硬度、提高塑性。2.熱處理分類56（2）正火：加熱到高溫，空氣冷卻。特點(diǎn)：a.冷卻速度快，獲得的組織更細(xì)b.正火后的強(qiáng)度、硬度較退火后稍

高，而塑性、韌性則稍低c.不占用設(shè)備，生產(chǎn)率高目的：調(diào)整材料的硬度、細(xì)化晶粒、為淬

火做準(zhǔn)備。（2）正火：加熱到高溫，空氣冷卻。57（3）淬火：加熱到高溫，油冷、水冷或高壓空氣冷卻。

特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度會得到提高，增加耐磨性，并在回火后獲得高強(qiáng)度和一定韌性相配合的性能。目的：提高硬度和耐磨性。（3）淬火：加熱到高溫，油冷、水冷或高壓空氣冷卻。58（4）回火：淬火的后序工序，降低淬火產(chǎn)生的缺陷，否則工件易開裂。

目的：消除淬火時(shí)因冷卻過快而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，降低金屬的脆性，降低硬度，提高塑性和韌性。（4）回火：淬火的后序工序，降低淬火產(chǎn)生的缺陷，否則工件易開59二、金屬加熱方法及設(shè)備加熱金屬常用的能源有電能和化學(xué)能（燃料），通過適當(dāng)?shù)姆绞睫D(zhuǎn)換為熱能，從而對工件進(jìn)行加熱。加熱方法不同，能源的有效利用率也不同，耗能情況不同，科學(xué)合理地選用不同的加熱方法是節(jié)能的有效途徑。二、金屬加熱方法及設(shè)備加熱金屬常用的能源有電能和化學(xué)能（燃60電阻加熱爐以電為能源，加熱方式的特點(diǎn)是在加熱器（電阻絲或帶）和工件之間存在氣體介質(zhì)（氧化性、惰性、滲碳、滲氮等）。優(yōu)點(diǎn)：溫度控制精度高，均勻性好，無噪音，無污染等。根據(jù)用途不同，分類包括：箱式電阻爐，井式電阻爐、臺車爐、鐘罩爐等。電阻加熱爐611、箱式電阻加熱爐組成：爐體和電熱元件，爐體由爐襯和爐門組織，形成空間，放置工件和保持加熱溫度場作用。電熱元件是爐子的發(fā)熱體，使電能轉(zhuǎn)化為熱能而加熱工件。輔助裝置：機(jī)械傳動系統(tǒng)，爐子操作參數(shù)測量及控制系統(tǒng)，保證爐子安全運(yùn)行的裝置及爐內(nèi)輔助構(gòu)件等。按工作溫度，箱式電阻爐可分為高溫（≤1300℃）、中溫（≤950℃）、低溫（≤650℃）。1、箱式電阻加熱爐62箱式爐優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單價(jià)格低；具有較高的溫度均勻性；較高的熱效率；易于實(shí)現(xiàn)溫度和工藝過程的自動控制。箱式爐缺點(diǎn)：中溫和高溫加熱時(shí)氧化和脫碳嚴(yán)重，人工裝工件和出工件時(shí)勞動強(qiáng)度大。適用范圍：中、小零件的小批量熱處理生產(chǎn)，可提供碳鋼、合金鋼的淬火、正火、退火，也可進(jìn)行回火和固體滲碳以及其他熱處理。箱式爐優(yōu)點(diǎn)：63臺車爐將爐體一分為二，爐底像臺車一樣可以移動的爐子。將爐底與其他部分分開，如果把爐底做成可移動的，裝爐和出爐時(shí)把爐底拉出來，即可裝入大型工件。臺車爐64鐘罩爐如果爐底不動，把其他部分移開（用吊車等），將被加熱件放到爐底板后再罩上去，像鐘罩一樣的形狀，稱為鐘罩爐。鐘罩爐65

真空熱處理爐爐膛內(nèi)保持真空的爐子。根據(jù)真空度不同可分為低真空爐133~13.3Pa，中真空爐13.3~1.33×10-2Pa，高真空爐1.33×10-2~1.33×10-4Pa，超真空爐<1.33×10-4Pa。主要特點(diǎn)：加熱方式為輻射換熱；在中、高真空中加熱工件基本上可保持其不氧化和不脫碳；在高、超真空下加熱，工件中的合金元素和氣體有揮發(fā)和脫氣的可能；稀薄空氣易電離產(chǎn)生輝光或弧光放電。真空熱處理爐66注意事項(xiàng)：這類爐子一般要求爐膛嚴(yán)格密封；爐內(nèi)保持正壓，以防爐外空氣進(jìn)入引起爆炸，并保證爐內(nèi)氣氛穩(wěn)定；爐氣必須循環(huán)流動，以利于氣氛和溫度均勻，保證工件質(zhì)量一致；爐內(nèi)構(gòu)件要能抗氣氛侵蝕；裝有安全裝置，以防有毒氣氛泄漏和爆炸。注意事項(xiàng)：67

2、井式加熱爐箱式電阻爐通常放在地面上，工件通過水平移動裝入爐內(nèi)。井式加熱爐則是安放在地面以下，工件垂直入爐。將液體或氣體滲劑通往爐罐內(nèi)可用于滲碳、滲氮和碳氮共滲等化學(xué)熱處理；不通滲劑，可以進(jìn)行淬火或回火。2、井式加熱爐68金屬熱處理原理與工藝課件69優(yōu)點(diǎn)：爐子裝料多，生產(chǎn)率高，裝卸料方便，爐溫均勻，長軸垂直放置或細(xì)長桿件垂直吊掛不容易變形。缺點(diǎn)：工件阻礙氣體流動；工件與電熱元件同在爐膛內(nèi)，靠近電熱元件易過熱（可通過設(shè)置裝料筐得到改善）。優(yōu)點(diǎn)：70井式爐與箱式爐相比的優(yōu)點(diǎn)：1、用于回火時(shí)溫度均勻（回火溫度低，傳熱主要靠對流和傳導(dǎo)，井式爐都加有電扇）、裝料多，勞動強(qiáng)度低。2、用于淬火或化學(xué)熱處理時(shí)適合于大件、細(xì)長桿件（只能水平放置，容易變形，井式爐則可以吊掛在爐內(nèi)，垂直放置，減小變形）和大型長軸件。井式爐與箱式爐相比的優(yōu)點(diǎn)：713、浴爐定義：用液體作為加熱或冷卻介質(zhì)的熱處理爐。介質(zhì)：熔鹽、熔融金屬及合金、熔堿以及油類等。特點(diǎn)：加熱和冷卻速度快；

無氧化脫碳；

溫度均勻；

不能進(jìn)行退火。3、浴爐72浴爐兩種類型：（1）外熱式浴爐：由爐體和金屬坩堝組成，又稱為坩堝爐。特點(diǎn)：介質(zhì)放在坩堝中，電熱元件放在坩堝外，熱量通過坩堝壁傳入介質(zhì)中。優(yōu)點(diǎn)：不腐蝕電熱元件，介質(zhì)成分穩(wěn)定。缺點(diǎn)：金屬坩堝壽命短，熱惰性大，影響控溫精度。浴爐兩種類型：73（2）內(nèi)熱式浴爐：熱源放在介質(zhì)內(nèi)部，直接將介質(zhì)熔化并加熱到工作溫度。鹽浴爐，最廣泛的一種。缺點(diǎn)：裝料量少；有揮發(fā)氣體污染環(huán)境；熔體飛濺或爆炸；處理工件表面附著的鹽。（2）內(nèi)熱式浴爐：熱源放在介質(zhì)內(nèi)部，直接將介質(zhì)熔化并加熱到工74優(yōu)點(diǎn)：工件在熔鹽中加熱時(shí)，不但有傳導(dǎo)和輻射傳熱，還有較強(qiáng)的對流傳熱，所以工件的加熱速度比在普通氣體介質(zhì)電阻爐中央快得多，而且爐溫均勻；加熱時(shí)工件浸入熔鹽中，與空氣隔絕，還可以防止工件氧化與脫碳，提高工件表面的質(zhì)量；有利于局部加熱淬火、退火或回火處理，且簡單易行，由于耐熱材料少，爐子造價(jià)低。優(yōu)點(diǎn)：75三、加熱溫度和時(shí)間1、加熱時(shí)間概念分為：爐溫升溫時(shí)間；工件升溫時(shí)間；工件透熱時(shí)間；工件保溫時(shí)間。三、加熱溫度和時(shí)間1、加熱時(shí)間概念76t爐升與爐子功率、設(shè)定溫度、裝爐量等因素有關(guān)t工升與裝爐量、工件尺寸因素有關(guān)t透熱主要與工件尺寸有關(guān)系，尺寸越大，透熱時(shí)間越長。t保溫主要根據(jù)熱處理工藝目的確定，對不同工藝保溫時(shí)間差別非常大。t爐升與爐子功率、設(shè)定溫度、裝爐量等因素有關(guān)772、加熱溫度影響因素：熱處理設(shè)備的條件（介質(zhì)狀況、設(shè)備的輸出功率大小、爐膛內(nèi)有效加熱區(qū)范圍及溫度均勻性等）；原材料及熱處理工藝要求；零件的尺寸及形狀；加熱制度及方式；裝爐量與排列方式等。2、加熱溫度78四、加熱時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)加熱時(shí)，金屬表面與氣氛之間可能發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生活性原子，以及活性原子在工件內(nèi)會擴(kuò)散，從而達(dá)到改變工件表層成分分布，改善其性能的目的。四、加熱時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)加熱時(shí)，金屬表面與氣氛之間可能發(fā)生791、金屬加熱時(shí)的氧化與脫碳金屬的氧化過程往往伴隨著表層的脫碳，脫碳是指：鋼件表層部分碳被加熱氣氛氧化（O2，CO2，H2O），而使表層碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低的現(xiàn)象。氧化與脫碳現(xiàn)象的出現(xiàn)，將嚴(yán)重影響鋼件的使用性能，甚至造成無法挽救的廢品。鋼件表面形成氧化皮，將使鋼件尺寸減小，有效承載面積降低，表面粗糙度增加，還可使鋼件熱處理后硬度不足。而鋼的表面脫碳可使淬火后工件的硬度與耐磨性大大降低，強(qiáng)度明顯下降，尤其是疲勞強(qiáng)度。脫碳還易形成淬火裂紋。

1、金屬加熱時(shí)的氧化與脫碳80（1）鋼鐵與氧的相互作用主要發(fā)生氧化和脫碳反應(yīng)。在500℃以上，會發(fā)生以下三種類型的反應(yīng)：2Fe+O22FeO3Fe+2O2Fe3O44Fe+3O22Fe2O3O2與C或Fe3C發(fā)生反應(yīng)生成CO2，稱為脫碳反應(yīng)。Fe3C+O23Fe

+CO2C+O2CO2

（1）鋼鐵與氧的相互作用81（2）鋼鐵表面在爐氣中的氧化還原反應(yīng)當(dāng)爐氣中含有氫及水蒸氣的氣氛中加熱時(shí)，570℃以上時(shí)反應(yīng)如下：Fe+H2OFeO+H23Fe+4H2OFe3O4+4H2當(dāng)爐氣中由CO和CO2組成時(shí)，570℃以上時(shí)反應(yīng)如下：Fe+CO2FeO+CO3Fe+4CO2Fe3O4+4CO（2）鋼鐵表面在爐氣中的氧化還原反應(yīng)822、鋼在滲碳?xì)夥罩械臐B碳反應(yīng)定義：向鋼的表面滲入碳原子的過程。目的：獲得表硬、里韌性能的零件。（1）在CO氣氛中的增碳反應(yīng)2CO[C]+CO2活性碳原子吸附在工件表面，被工件吸收，從而增加工件的含碳量，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，隨著溫度的升高，CO分解出活性碳原子的能力降低，因此CO是一種較弱的滲碳?xì)夥铡?/p>

2、鋼在滲碳?xì)夥罩械臐B碳反應(yīng)83（2）在CH4氣氛中的增