化学热处理
化学热处理是通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的金属热处理。
化学热处理的工艺过程一般是：将工件置于含有特定介质的容器中，加热到适当温度后保温，使容器中的介质(渗剂)分解或电离，产生的能渗入元素的活性原子或离子，在保温过程中不断地被工件表面吸附，并向工件内部扩散渗入，以改变工件表层的化学成分。通常，在工件表层获得高硬度、耐磨损和高强度的同时，心部仍保持良好的韧性，使被处理工件具有抗冲击载荷的能力。
每一种化学热处理工艺都各有其特点，如果需要分别或同时提高耐磨、减摩、抗咬死、耐蚀、抗高温氧化和耐疲劳性能，则根据工件的材质和工作条件选择相应的化学热处理工艺。
化学热处理是古老的工艺之一，在中国可上溯到西汉时期。已出土的西汉中山靖王刘胜的佩剑，表面含碳量达O.6～0.7%，而心部为O.15～O.4%，具有明显的渗碳特征。明代宋应星撰《天工开物》一书中，就记载有用豆豉、动物骨炭等作为渗碳剂的软钢渗碳工艺。
明代方以智在《物理小识》“淬刀”一节中，还记载有“以酱同硝涂錾口，煅赤淬火”。硝是含氮物质，当有一定的渗氮作用。这说明渗碳、渗氮或碳氮共渗等化学热
处理工艺，早在古代就已被劳动人民所掌握，并作为一种工艺广泛用于兵器和农具的制作。
随着化学热处理理论和工艺的逐步完善，自二十世纪初开始，化学热处理已在工业中得到广泛应用。随着机械制造和军事工业的迅速发展，对产品的各种性能指标也提出了越来越高的要求。除渗碳外，又研究和完善了渗氮、碳氮和氮碳共渗、渗铝、渗铬、渗硼、渗硫、硫氮和硫氮碳共渗，以及其他多元共渗工艺。
电子计算机的问世，使化学热处理过程的控制日臻完善，不仅生产过程的自动化程度越来越高，而且工艺参数和处理质量也得到更加可靠的控制。
按渗入元素的性质，化学热处理可分为渗非金属和渗金属两大类。前者包括渗碳、渗氮、渗硼和多种非金属元素共渗，如碳氮共渗、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳(硫氰)共渗等；后者主要有渗铝、渗铬、渗锌，钛、铌、钽、钒、钨等也是常用的表面合金化元素，二元、多元渗金属工艺，如铝铬共渗、钽铬共渗等均已用于生产。此外，金属与非金属元素的二元或多元共渗工艺也不断涌现，例如铝硅共渗、硼铬共渗等。
钢铁的化学热处理可按进行扩散时的基本组织，区分为铁素体化学热处理和奥氏体化学热处理。前者的扩散温度低于铁氮共析温度，如渗氮、渗硫、硫氮共渗、氧氮共
渗等，这些工艺又可称为低温化学热处理；后者是在临界温度以上扩散，如渗碳、渗硼、渗铝、碳氮共渗等，这些工艺均属高温化学热处理范围。
渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后，工件表面含碳量一般高于0.8%。淬火并低温回火后，在提高硬度和耐磨性的同时，心部能保持相当高的韧性，可承受冲击载荷，疲劳强度较高。但缺点是处理温度高，工件畸变大。
渗碳工艺广泛应用于飞机、汽车、机床等设备的重要零件中，如齿轮、轴和凸轮轴等。渗碳是应用最广、发展得最全面的化学热处理工艺。用微处理机可实现渗碳全过程的自动化，能控制表面含碳量和碳在渗层中的分布。
渗氮是使氮原子向金属工件表层扩散的化学热处理
工艺。钢铁渗氮后，可形成以氮化物为主的表层。当钢中含有铬、铝、钼等氮化物时，可获得比渗碳层更高的硬度、更高的耐磨、耐蚀和抗疲劳性能。渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都很高的工件，例如镗床主轴、镗杆，磨床主轴，气缸套等。
碳氮共渗和氮碳共渗是在金属工件表层同时渗入碳、氮两种元素的化学热处理工艺。前者以渗碳为主，与渗碳相比，共渗件淬冷的畸变小，耐磨和耐蚀性高，抗疲劳性能优于渗碳，70年代以来，碳氮共渗工艺发展迅速，不
仅可用在若干种汽车、拖拉机零件上，也比较广泛地用于多种齿轮和轴类的表面强化；后者则以渗氮为主，它的主要特点是渗速较快，生产周期短，表面脆性小且对工件材质的要求不严，不足之处是工件渗层较薄，不宜在高载荷下工作。
渗鹏是使硼原子渗入工件表层的化学热处理工艺。硼在钢中的溶解度很小，主要是与铁和钢中某些合金元素形成硼化物。渗硼件的耐磨性高于渗氮和渗碳层，而且有较高的热稳定性和耐蚀性。渗硼层脆性较大，难以变形和加工，故工件应在渗硼前精加工。这种工艺主要用于中碳钢、中碳合金结构钢零件，也用于钛等有色金属和合金的表面强化。
渗硼工艺已在承受磨损的磨具、受到磨粒磨损的石油钻机的钻头、煤水泵零件、拖拉机履带板、在腐蚀介质或较高温度条件下工作的阀杆、阀座等上获得应用。但渗硼工艺还存在处理温度较高、畸变大、熔盐渗硼件清洗较困难和渗层较脆等缺点。
渗硫是通过硫与金属工件表面反应而形成薄膜的化
学热处理工艺。经过渗硫处理的工件，其硬度较低，但减摩作用良好，能防止摩擦副表面接触时因摩擦热和塑性变形而引起的擦伤和咬死。
硫氮共渗、硫氮碳共渗是将硫、氮或硫、氮、碳同时渗入金属工件表层的化学热处理工艺。采用渗硫工艺时，渗层减摩性好，但在载荷较高时渗层会很快破坏。采用渗氮或氮碳共渗工艺时，渗层有较好的耐磨、抗疲劳性能，但减摩性欠佳。硫氮或硫氮碳共渗工艺，可使工件表层兼具耐磨和减摩等性能。
渗金属是将一种或数种金属元素，渗入金属工件表层的化学热处理工艺。金属元素可同时或先后以不同方法渗入。在渗层中，它们大多以金属间化合物的形式存在，能分别提高工件表层的耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能。常用的渗金属工艺有渗铝、渗铬、渗锌等。
化学热处理的发展将着重于扩大低温化学热处理的应用；提高渗层质量和加速化学热处理过程；研制适应常用化学热处理工艺的专用钢；发展无污染化学热处理工艺和复合渗工艺；用计算机控制多种化学热处理过程，建立相应的数学模型，研制各种介质中适用的传感器和外接仪表、设备等。
化学热处理：指金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表层，以改变其化学成分，组织和性能的热处理工艺。常见的化学热处理工艺有：渗碳，渗氮，碳氮共渗，渗铝，渗硼等。化学热
处理的目的：主要是提高钢件表面的硬度，耐磨性，抗蚀性，抗疲劳强度和抗氧化性等。
表面热处理
对工件表面进行强化的金属热处理工艺。它不改变零件心部的组织和性能。广泛用于既要求表层具有高的耐磨性、抗疲劳强度和较大的冲击载荷，又要求整体具有良好的塑性和韧性的零件，如曲轴、凸轮轴、传动齿轮等。表面热处理分为表面淬火和化学热处理两大类。
表面淬火通过不同的热源对工件进行快速加热，当零件表层温度达到临界点以上（此时工件心部温度处于临界点以下）时迅速予以冷却，这样工件表层得到了淬硬组织而心部仍保持原来的组织。为了达到只加热工件表层的目的，要求所用热源具有较高的能量密度。根据加热方法不同，表面淬火可分为感应加热（高频、中频、工频）表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火、电解液加热表面淬火、激光加热表面淬火、电子束表面淬火等。工业上应用最多的为感应加热和火焰加热表面淬火。
化学热处理将工件置于含有活性元素的介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入工件表层或形成某种化合物的覆盖层，以改变表层的组织和化学成分，从而使零件的表面具有特殊的机械或物理化学性能。通常在进行化学渗的前后均需采用其他合适的热处理，以便最大限度地
发挥渗层的潜力，并达到工件心部与表层在组织结构、性能等的最佳配合。根据渗入元素的不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、渗硼、渗硅、渗硫、渗铝、渗铬、渗锌、碳氮共渗、铝铬共渗等。
离子氮化
离子渗氮作为强化金属表面的一种化学热处理方法，广泛适用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢及钛合金等。零件经离子渗氮处理后，可显著提高材料表面的硬度，使其具有高的耐磨性、疲劳强度，抗蚀能力及抗烧伤性等。
离子氮化作为七十年代兴起的一种新型渗氮方法，与气体渗氮相比具有渗氮速度快、渗氮层组织易于控制、脆性小、无环境污染、节约电能，气源、变形小等优点。
什么是化学热处理
化学热处理是通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的金属热处理
化学热处理的工艺过程一般是：将工件置于含有特定介质的容器中，加热到适当温度后保温，使容器中的介质(渗剂)分解或电离，产生的能渗入元素的活性原子或离子，在保温过程中不断地被工件表面吸附，并向工件内部扩散渗入，以改变工件表层的化学成分。通常，在工件表层获得高
硬度、耐磨损和高强度的同时，心部仍保持良好的韧性，使被处理工件具有抗冲击载荷的能力。
每一种化学热处理工艺都各有其特点，如果需要分别或同时提高耐磨、减摩、抗咬死、耐蚀、抗高温氧化和耐疲劳性能，则根据工件的材质和工作条件选择相应的化学热处理工艺。
化学热处理是古老的工艺之一，在中国可上溯到西汉时期。已出土的西汉中山靖王刘胜的佩剑，表面含碳量达O.6～0.7%，而心部为O.15～O.4%，具有明显的渗碳特征。明代宋应星撰《天工开物》一书中，就记载有用豆豉、动物骨炭等作为渗碳剂的软钢渗碳工艺。
明代方以智在《物理小识》“淬刀”一节中，还记载有“以酱同硝涂錾口，煅赤淬火”。硝是含氮物质，当有一定的渗氮作用。这说明渗碳、渗氮或碳氮共渗等化学热处理工艺，早在古代就已被劳动人民所掌握，并作为一种工艺广泛用于兵器和农具的制作。
随着化学热处理理论和工艺的逐步完善，自二十世纪初开始，化学热处理已在工业中得到广泛应用。随着机械制造和军事工业的迅速发展，对产品的各种性能指标也提出了越来越高的要求。除渗碳外，又研究和完善了渗氮、碳氮和氮
碳共渗、渗铝、渗铬、渗硼、渗硫、硫氮和硫氮碳共渗，以及其他多元共渗工艺。
电子计算机的问世，使化学热处理过程的控制日臻完善，不仅生产过程的自动化程度越来越高，而且工艺参数和处理质量也得到更加可靠的控制。
按渗入元素的性质，化学热处理可分为渗非金属和渗金属两大类。前者包括渗碳、渗氮、渗硼和多种非金属元素共渗，如碳氮共渗、氮碳共渗、硫氮共渗、硫氮碳(硫氰)共渗等；后者主要有渗铝、渗铬、渗锌，钛、铌、钽、钒、钨等也是常用的表面合金化元素，二元、多元渗金属工艺，如铝铬共渗、钽铬共渗等均已用于生产。此外，金属与非金属元素的二元或多元共渗工艺也不断涌现，例如铝硅共渗、硼铬共渗等。
钢铁的化学热处理可按进行扩散时的基本组织，区分为铁素体化学热处理和奥氏体化学热处理。前者的扩散温度低于铁氮共析温度，如渗氮、渗硫、硫氮共渗、氧氮共渗等，这些工艺又可称为低温化学热处理；后者是在临界温度以上扩散，如渗碳、渗硼、渗铝、碳氮共渗等，这些工艺均属高温化学热处理范围。
渗碳是使碳原子渗入钢制工件表层的化学热处理工艺。渗碳后，工件表面含碳量一般高于0.8%。淬火并低温回火后，在提高硬度和耐磨性的同时，心部能保持相当高的韧性，可承受冲击载荷，疲劳强度较高。但缺点是处理温度高，工件畸变大。
渗碳工艺广泛应用于飞机、汽车、机床等设备的重要零件中，如齿轮、轴和凸轮轴等。渗碳是应用最广、发展得最全面的化学热处理工艺。用微处理机可实现渗碳全过程的自动化，能控制表面含碳量和碳在渗层中的分布。
渗氮是使氮原子向金属工件表层扩散的化学热处理工艺。钢铁渗氮后，可形成以氮化物为主的表层。当钢中含有铬、铝、钼等氮化物时，可获得比渗碳层更高的硬度、更高的耐磨、耐蚀和抗疲劳性能。渗氮主要用于对精度、畸变量、疲劳强度和耐磨性要求都
很高的工件，例如镗床主轴、镗杆，磨床主轴，气缸套等。
碳氮共渗和氮碳共渗是在金属工件表层同时渗入碳、氮两种元素的化学热处理工艺。前者以渗碳为主，与渗碳相比，共渗件淬火的畸变小，耐磨和耐蚀性高，抗疲劳性能优于渗碳，70年代以来，碳氮共渗工艺发展迅速，不仅可用在若干种汽车、拖拉机零件上，也比较广泛地用于多种齿轮和轴类
的表面强化；后者则以渗氮为主，它的主要特点是渗速较快，生产周期短，表面脆性小且对工件材质的要求不严，不足之处是工件渗层较薄，不宜在高载荷下工作。
渗鹏是使硼原子渗入工件表层的化学热处理工艺。硼在钢中的溶解度很小，主要是与铁和钢中某些合金元素形成硼化物。渗硼件的耐磨性高于渗氮和渗碳层，而且有较高的热稳定性和耐蚀性。渗硼层脆性较大，难以变形和加工，故工件应在渗硼前精加工。这种工艺主要用于中碳钢、中碳合金结构钢零件，也用于钛等有色金属和合金的表面强化。
渗硼工艺已在承受磨损的磨具、受到磨粒磨损的石油钻机的钻头、煤水泵零件、拖拉机履带板、在腐蚀介质或较高温度条件下工作的阀杆、阀座等上获得应用。但渗硼工艺还存在处理温度较高、畸变大、熔盐渗硼件清洗较困难和渗层较脆等缺点。
渗硫是通过硫与金属工件表面反应而形成薄膜的化学热处理工艺。经过渗硫处理的工件，其硬度较低，但减摩作用良好，能防止摩擦副表面接触时因摩擦热和塑性变形而引起的擦伤和咬死。
硫氮共渗、硫氮碳共渗是将硫、氮或硫、氮、碳同时渗入金属工件表层的化学热处理工艺。采用渗硫工艺时，渗层
减摩性好，但在载荷较高时渗层会很快破坏。采用渗氮或氮碳共渗工艺时，渗层有较好的耐磨、抗疲劳性能，但减摩性欠佳。硫氮或硫氮碳共渗工艺，可使工件表层兼具耐磨和减摩等性能。
渗金属是将一种或数种金属元素，渗入金属工件表层的化学热处理工艺。金属元素可同时或先后以不同方法渗入。在渗层中，它们大多以金属间化合物的形式存在，能分别提高工件表层的耐磨、耐蚀、抗高温氧化等性能。常用的渗金属工艺有渗铝、渗铬、渗锌等。
钢铁零件的化学热处理，是将零件置于不同的化学活性介质中，在特定工艺温度下对其加热并保温，向工件表层内渗入化学元素，改变工作表层的化学成分与组织，获得所需要的表层使用性能。化学热处理的方法很多，下面仅就目前生产中广泛应用的气体化学热处理、液体化学热处理及辉光离子氮化生产中的安全技术作一简介。
一、气体化学热处理设备的安全技术
气体化学热处理设备主要有井式炉、周期式多用炉和连接式贯通马弗炉。可用来进行气体渗碳、氮化、软氮化和氰化。所使用的渗剂有：甲醇、乙醇、煤油、丙酮、三乙酸胺、尿素、氨气、吸热式气氛、天然气、城市煤气等。
操作人员除必须熟悉设备的性能和安全操作规程外，还应对所采取的化学物品的性能、安全使用保管有所了解，对它们在化学热处理过程中的分解产物及对周围环境的影响
也要有所了解。
气体化学热处理中的废气，都必须点燃，因为其中一般含有一氧化碳、氰氢酸、氨、不饱和烃等，点燃后即可分解。例如气体软氮化时，炉内的HCN含量为6~8mg/m3，废气点燃后，工作环境中含HCN量仅为0~0.08mg/m3，低于规定允许值0.3mg/m3。气体氮化的废气中含有一些未分解的NH3，可以将废气通入水中减少污染。
采用液体渗剂进行化学热处理时，渗剂的滴入量必须按工艺要求严格控制。在升温阶段，如果液体超规定大量滴入炉内，在升到较高温度时，液体迅速气化，炉压会很快上升。此时，应立即关闭滴定器阀门，开大放散阀，使炉压自然下降。切不可在炉压升高时忙着打开炉门，使炉内大量可燃气体骤然与空气混合，这会引起爆炸事故。严重时不断可能使炉盖、炉门飞出，损坏设备，危及操作人员的生命安全。
二、液体化学热处理设备的安全技术
液体化学热处理是指在液体化学活性介质中进行软氮化、氰化、硫氮共渗、渗金属等。操作时既要注意热处理浴
炉的安全操作问题，还要注意所使用的有毒物质及产生有毒气体、废液、废渣的问题。下面重点阐述液体氰化浴炉的安全技术。
1．操作人员必须严格遵守氰化盐浴炉的操作规程，小心谨慎地进行液体氰化的工艺操作。
2．必须加强化学药品的保管，严格执行化学药品的分类保管制度。对剧毒的氰化盐类，必须坚决地执行双人、双锁、双领用的规定。
3．操作氰化浴炉时，必须戴口罩和防护眼镜（或面罩），穿好劳动防护服，戴好手套。工作完毕即脱掉。这些防护用品不得戴出工作场所，定期用10%硫配亚铁熔液清洗两次。在工作场所，不得饮水、吃东西、吸烟或存放食品。氰化间通风采光要好，设备都应装置抽风机，以防氰盐粉尘及蒸气飞扬，污染工作环境。
4．液体氰化零件必须烘干进炉，否则，熔盐遇水会发生崩爆溅出，易造成皮肤灼伤。如发生这类情况，应立即用10%硫酸亚铁水熔液洗涤，再用清水冲洗后，去医务部门处理。
5．必须认真处理氰化过程中的废渣、废水、粉尘，不得任意堆放或排放。废渣、粉尘可集中经硫酸亚铁中和后深
理。废水可用碱性氧化的方法，把氰根氧化变成无害的二氧化碳和氮气。排放前必须抽样化验氰根的含量，合格后方可排放。
三、辉光离子氮化设备的安全技术
辉光离子氮化是近年来发展较快的热处理技术。辉光离子氮化设备的炉膛是一真空容器，在一定的真空度（L33×10-2Pa）和高压直流电场（100~1000V）作用下，通入少量氮化气氛，使氮原子离子化，并在电场作用下，高速冲击工件表面，产生辉光放电，使工件表面达到离子氮化温度并使氮原子渗入工件表面。离子氮化工艺与原气体氮化相比，具有生产效率高、变形小、成本低和污染少等优点。
在设备设计和制造时，应注意设备阳极和阴极间的高压绝缘问题。因为设备外壳即是高压直流电的阳极，必须良好接地。设备中放置工件的阴极接线柱，对地绝缘电阻必须用1000V绝缘摇表检查，其绝缘电阻不得小于20MΩ。在电气线路里，必须有保护装置，确保真空罩打开时，高压直流电自动断开。辉光离子氮化设备的厂房，应光线明亮、通风良好、屋内应保持清洁整齐、干燥、无杂物。操作时必须注意：
1．离子氮化设备必须有两名以上操作者方可开炉，并指定操作负责人。操作者必须熟悉和遵守离子氮化设备的安全操作规程。
2．工件必须洗涤干净，去除毛刺、铁屑和油污。
3．不得在设有可靠安全措施情况下，在真空罩下进行操作。吊放真空罩应平稳，在阴极底板上放置工件应稳妥。
4．应遵守气体氮化和氨气瓶安全使用规程。真空泵抽气时，排出的废气应通往室外。
化学热处理的发展将着重于扩大低温化学热处理的应用；提高渗层质量和加速化学热处理过程；研制适应常用化学热处理工艺的专用钢；发展无污染化学热处理工艺和复合渗工艺；用计算机控制多种化学热处理过程，建立相应的数学模型，研制各种介质中适用的传感器和外接仪表、设备等。
一．化学热处理工艺及应用 除渗碳、渗氮外，渗金属主要有渗Al、Cr、V、Si、B、S等金属和非金属。下面简单介绍。 1.渗铬 适用于各种钢制件的耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化能力。 渗后硬度：低碳钢为200~250HV；高碳钢为1250~1300HV。 渗层深度：一般为0.10~0.30mm。 渗层金相组织：低碳钢50%左右铬在铁素体中的固溶体；高碳钢由铬的碳化物（Cr7C3）、（CrFe）7C3组成。 渗铬方法：固、液、气体渗，还有真空渗等。 固体法：将以下配方研成粒度小于50目（约0.297mm）粉末，然后装箱进行。 配方1：50%~55%铬铁粉末+40~50%氧化铝+2~3%氯化铵。 配方2：60%~65%铬铁粉末+30~35%耐火土+3~4%氯化铵。 装炉温度为800~850℃，保温1～1.5h后升温到1000～1050℃.。保温12～15h（视层深要求而定）。然后随炉冷却600～700℃出炉空冷即可。 液体法：采用70%氯化钡+30%氯化钠为基盐。将金属铬或铬铁粉末经盐酸处理后放入基盐中，加热到1000～1050℃保温1.0～1.5h即开始渗，同时应不间断地用惰 性气体或还原气体保盐浴表面不被氧化。 气体法：利用干净铬块+氯化铵+氢气，在950～1100℃通入氯化铜蒸汽进行。渗铬后的处理：在一定载荷下工作并要求一定的强度的零件，渗铬后正火处理可细化晶 粒，提高基体强度和韧性，淬火和回火处理可根据需要调整基体的性能。 2、渗B 渗硼是指将工件放在一定比例的含硼介质中加热。 适用范围：提高各种钢、铸铁和粉末冶金等材料制作的工件耐磨性。 渗后硬度：900~1200H V0.1以上。 金相组织：为致密的单相Fe2B。
真空热处理炉工艺 【盛阳工业炉真空热处理炉】真空热处理炉金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用广的金属，而且钢铁显微组织也为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。 【真空热处理炉工艺】 真空热处理炉热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些
过程互相衔接，不可间断。 加热是真空热处理炉热处理的重要工序之一。金属热处理的加热方法很多，早是采用木炭和煤作为热源，进而应用液体和气体燃料。电的应用使加热易于控制，且无环境污染。利用这些热源可以直接加热，也可以通过熔融的盐或金属，以至浮动粒子进行间接加热。 金属加热时，工件暴露在空气中，常常发生氧化、脱碳(即钢铁零件表面碳含量降低)，这对于热处理后零件的表面性能有很不利的影响。因而金属通常应在可控气氛或保护气氛中、熔融盐中和真空中加热，也可用涂料或包装方法进行保护加热。 #详情咨询#【盛阳工业炉：真空热处理炉】 高真热处理炉加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度,是保证热处理质量的主要问题。加热温度随被处理的金属材料和热处理的目的不同而异，但一般都是加热到相变温度以上，以获得高温组织。另外转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须
在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全，这段时间称为保温时间。采用高能密度加热和表面热处理时，加热速度极快，一般就没有保温时间，而化学热处理的保温时间往往较长。冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。一般退火的冷却速度慢，正火的冷却速度较快，淬火的冷却速度更快。但还因钢种不同而有不同的要求，例如空硬钢就可以用正火一样的冷却速度进行淬硬。 #详情咨询#【盛阳工业炉：真空热处理炉】 金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用广的金属，而且钢铁显微组织也为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。
表面淬火和化学热处理 表面热处理和化学热处理都是改变钢件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。表面淬火 表面淬火是通过快速加热，使钢的表层很快达到淬火温度，在热量来不及传到钢件心部时就立即淬火，从而使表层获得马氏体组织，而心部仍保持原始组织。表面淬火的目的是使钢件表层获得高硬度和高耐磨性，而心部仍保持原有的良好韧性，常用于机床主轴、发动机曲轴、齿轮等。 表面淬火所采用的快速加热方法有多种，如电感应、火焰、电接触、激光等，目前应用最广泛的是电感应加热法。 感应加热表面淬火法就是在一个感应线圈中通以一定的交流电（有高频、中频、工频三种），使感应线圈周围产生频率相同、方向相反的感应电流，这个电流称为涡流。由于集肤效应，涡流主要集中在钢件表层。由涡流所产生的电阻热是钢件表层被迅速加热到淬火温度，随即向钢件喷水，将钢件表面淬硬。 感应电流的频率愈高，集肤效应愈强烈，故高频感应加热用途最广。高频感应加热常用的频率为200~300 kHz，此频率加热速度极快，通常只有几秒钟，淬硬层深度一般为0.5~2mm，主要用于要求淬硬层较薄的中、小型零件。 感应加热表面淬火质量好，加热温度和淬硬层深度交易控制，易于实现机械化和自动化生产，缺点是设备昂贵，需要专门的感应线圈。因此，主要用于成批或大量生产的轴、齿轮等零件。化学热处理 化学热处理是将钢件置于合适的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，以改变钢件表层的化学成分和组织，从而获得所需的力学性能或理化性能。化学热处理的种类很多，依照渗入元素的不同，有渗碳，渗氮，碳氮共渗等，以适应不同的场合，其中以渗碳应用最广。 渗碳是将钢件置于渗碳介质中加热、保温，使分解出来的活性碳原子渗入钢的表层。渗碳是采用密闭的渗碳炉，并向炉内通以渗碳剂（如煤油），加热到900~950℃，经较长的时间保温，使钢件表层增碳。渗碳件通常采用低碳钢或低碳合金钢，渗碳后渗层深一般为0.5~2mm，表层含碳量wc将增至1%左右，经淬火和低温回火后，表层硬度达到56~64HRC，因而耐磨；而心部因仍是低碳钢，故保持其良好的塑性和韧性。渗碳主要用于即承受强烈摩擦，又承受冲击或循环应力的钢件，如汽车变速箱齿轮，活塞销、凸轮、自行车和缝纫机的零件等。
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金属表面化学热处理技术与应用 姓名 （南昌大学，机电工程学院，江西南昌330031） 摘要：为提高金属表面机械强度和摩擦磨损性能，通常需要对材料表面进行化学热处理。此项技术正逐步朝着能源消耗低、环境污染少的方向发展。本文论述了渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等化学热处理技术在金属材料表面加工中的作用机理和应用；简介了复合处理新兴工艺并展望了化学热处理技术未来的发展方向。 关键词：化学热处理；金属材料；渗硼；电化学热处理 Metal surface chemical treatment technology and applications ZHANG Dan-ting （School of Mechatronics Engineering，Nanchang University，Nanchang 330031,China）Abstract：In order to improve the mechanical strength and the friction and wear propertiesof the metal surface，it usually requires chemical treatment of the material surface．This technology is developing toward low energy consumption，less environmental pollution and direction gradually．This article discusses applications and the mechanism of metallic material’s chemical heat treatment technologies such as boronizing，carburizing，vacuum heat chemical treatment，reminders infiltration and the plasma chemical treatment；Introduce the composite processing technology briefly and outlook development of chemical treatment technology in the future．Key Words：Chemical treatment；Metallic materials：Boriding；Electrochemical heat treatment 金属材料表面化学热处理是表面合金化与热处理相结合的一种表面处理技术。它是利用元素扩散性能，使合金元素渗人金属表面的一种热处理工艺。其基本工艺过程是：首先将工件置于含有渗入元素的活性介质中加热到一定温度，是活性介质通过分解并释放出欲渗入元素的活性原子，活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层、组织和性能[1]。根据渗入元素的活性介质所处状态不同，化学热处理可分为：固体法、液体法、气体法和等离子法。 通过一定的化学热处理工艺，金属表层、过渡层与心部，在成分、组织和性能上有很大差别。强化效果不仅与各层的性能有关，而且还与各层之间的相互联系有关。如渗碳表面层的碳含量及其分布、渗碳层深度和组织等均可能影响材料渗碳后的性能。 当前，我国热处理已有了不少重大的发展和进步，但与世界先进水平相比仍存在着很大的而且还在不断扩大着的差距,这种差距是深层次的。因此对化学热处理技术发展历程及现状进行全面深入的了解显得十分必要，本文列举渗硼、渗碳、真空化学热处理、催渗、等离子化学热处理等表面处理技术来说明近年来工艺发展的趋势。
工作行为规范系列 热处理炉安全操作规程（标准、完整、实用、可修改） ?I.
编号: 热处理炉安全操作规程 Safety operati on rules for heat treatme nt furn ace 说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。 1. 操作人员应注意防火、防爆、防毒、防烫、防触电，了解有关救护知识。工作场地应配备必要的消防器材。 2. 操作人员在工作中不得任意离开工作岗位，临时离开应向代管人交待清楚。 3. 工作前应检查电气设备、仪表及工具是否完好，抽风系统是否完好。工作完毕后应做好工作场地及设备清扫工作。 4. 应尽量采用无氰工艺，化学物品应有专人管理，并严格按有关规定存放。 5. 工作中配制各种化学药剂、试剂时，应严格执行化学试验安全操作规程。 6. 禁止无关人员进入氰化室、化学药品储藏室、中频发电机室和高频淬火室。各室内应保持清洁，不堆放无关物品。 7. 工件进入油槽要迅速。淬火油槽周围禁止堆放易燃易
爆物品。 8. 使用行车（或单轨吊车）时应有专人指挥，并执行有关行车使用的安全操作规程。井式炉及盐浴炉的吊车电机应防 爆，钢丝绳应经常检查，定期更换。 9. 各种废液、废料应分类存放统一回收和处理。禁止随意倾入下水道和垃圾箱，防止污染环境。 10. 采用煤炉、煤气炉、油炉加热进行热处理，应遵守有关炉型司炉工安全操作规程，入炉工件、工具应干燥。 11. 大型热处理炉及连续热处理炉采用炉子机械输送工件和燃料，使用前必须检查炉子机械关键传动部件有无烧损、腐蚀，机械运行轨道上有无障碍物，工作堆放高度和宽度是否超过规定，堆放平稳与否，工件出炉卸车时应注意防止烫伤和砸伤事故。 请输入您公司的名字 Foon shi on Desig n Co., Ltd
In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.化学热处理设备的安全技 术正式版
化学热处理设备的安全技术正式版 下载提示：此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中，详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度，而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力，尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用。 钢铁零件的化学热处理，是将零件置于不同的化学活性介质中，在特定工艺温度下对其加热并保温，向工件表层内渗入化学元素，改变工作表层的化学成分与组织，获得所需要的表层使用性能。化学热处理的方法很多，下面仅就目前生产中广泛应用的气体化学热处理、液体化学热处理及辉光离子氮化生产中的安全技术作一简介。 一、气体化学热处理设备的安全技术 气体化学热处理设备主要有井式炉、周期式多用炉和连接式贯通马弗炉。可用
来进行气体渗碳、氮化、软氮化和氰化。所使用的渗剂有：甲醇、乙醇、煤油、丙酮、三乙酸胺、尿素、氨气、吸热式气氛、天然气、城市煤气等。 操作人员除必须熟悉设备的性能和安全操作规程外，还应对所采取的化学物品的性能、安全使用保管有所了解，对它们在化学热处理过程中的分解产物及对周围环境的影响也要有所了解。 气体化学热处理中的废气，都必须点燃，因为其中一般含有一氧化碳、氰氢酸、氨和不饱和烃等，点燃后即可分解。例如气体软氮化时，炉内的HCN含量为 6~8mg/m＜sup＞3＜sup＞，废气点燃后，工作环境中含HCN量仅为0~0.08mg/m＜sup
化学热处理技术应用和发展 摘要：浅谈化学热处理原理、反应机理，以及化学热处理分类、应用和发展前景、技术特点 关键词：化学热处理；碳渗；氮渗；稀土化学 前言 化学热处理是一种通过改变金属和合金工件表层的化学成分、组织和性能的金属热处理。它的工艺过程一般是：将工件置于含有特定介质的容器中，加热到适当温度后保温，使容器中的介质(渗剂)分解或电离，产生的能渗入元素的活性原子或离子，在保温过程中不断地被工件表面吸附，并向工件内部扩散渗入，以改变工件表层的化学成分。通常，在工件表层获得高硬度、耐磨损和高强度的同时，心部仍保持良好的韧性，使被处理工件具有抗冲击载荷的能力。 一、化学热处理原理 化学热处理是将工件置于一定温度的活性介质中保温，使活性物质的原子渗入工件的表层中，改变其表层的化学成分、组织和性能的热处理工艺，是表面合金化与热处理相结合的一项工艺技术。 二、化学热处理的过程 化学热处理包括三个基本过程，即①化学渗剂分解为活性原子或离子的分解过程；②活性原子或离子被金属表面吸收和固溶的吸收过程；③被渗元素原子不断向内部扩散的扩散过程。 (1) 分解过程 渗剂通过一定温度下的化学反应或蒸发作用，形成含有渗入元素的活性介质，然后通过活性原子在渗剂中的扩散运动而到达工件的表面。 (2) 吸收过程 渗入元素的活性原子吸附于工件表面并发生相界面反应，即活性物质与金属表面发生吸附—解吸过程。
(3) 扩散过程 吸附的活性原子从工件的表面向内部扩散，并与金属基体形成固溶体或化合物。 三、化学热处理的分类 1.按渗入元素的数量分类 （1）单元渗：渗碳，渗氮，渗硫，渗硼，渗铝，渗硅，渗锌，渗铬，渗钒等。 （2）二元渗：碳氮共渗，氮碳共渗，氧氮共渗，硫氮共渗，硼铝共渗，硼硅共渗，硼碳共渗，铬铝共渗，铬硅共渗，铬钒共渗，铬氮共渗，铝稀土共渗，铝镍共渗等。 （3）多元渗：氧氮碳共渗，碳氮硼共渗，硫氮碳共渗，氧硫氮共渗，碳氮钒共渗，铬铝硅共渗，碳氮氧硫硼共渗等。 2.按渗剂的物理形态分类 (1) 固体法：颗粒法，粉末法，涂渗法(膏剂法、熔渗法)，电镀、电泳或喷涂后扩散处理法。 (2) 液体法：熔盐法(熔盐渗、熔盐浸渍、熔盐电解)，热浸法(加扩散处理〕，电镀法(加扩散处理)，水溶液电解法。 (3) 气体法：有机液体滴注法，气体直接通人法，真空处理法，流态床处理法。 (4) 辉光离子法：离子渗碳或碳氮共渗，离子渗氮或氮碳共渗.离子渗硫，离子渗金属。 3.按钢铁基体材料在进行化学热处理时的组织状态分类 (1) 奥氏体状态：渗碳，碳氮共渗，渗硼及其共渗，渗铬及其共渗。渗铝及其共渗，渗钒、渗钦、渗错等。 (2) 铁素体状态：渗氮，氮碳共渗，氧氮共渗及氧氮碳共渗，渗硫，硫氮共渗及硫氮碳共渗，氮碳硼共渗，渗锌。 4.按渗入元素种类分类 (1) 渗非金属元素：渗碳，渗氮，渗硫，渗硼，渗硅。 (2) 渗金属元素：渗铝，渗铬，渗锌，渗钒。
热处理炉内气氛控制
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南京工程学院教案【教学单元首页】 第17-18 次课授课学时 4 教案完成时间：2013.2 章、节第九章热处理炉内气氛及控制；§9.1热处理炉内气氛种类；§9.2可控气氛的制备；§9.3碳势和氧势的测量与控制；§9.3碳势和氧势的测量与控制； 主要内容热处理炉内气氛种类 可控气氛的制备 可控气氛加热的基本原理碳势和氧势测量技术 碳势和氧势测量技术 压力与流量的测量 目的与要求目的：了解热处理炉内气氛的特、性质、制备原理及用途、常见碳势的测量技术等，为合理选择和使用炉内气氛及碳势设备奠定必要的理论基础。 要求：了解常见碳势、氧势、压力、流量测量技术与原理以及吸、放热型气氛制备原理与流程，掌握常见炉内气氛性质、特点和用途、碳势和氧势等概念。 重点与难点重点：炉内气氛种类、性质及应用；碳势、氧势、氧化脱碳机理。 难点：吸、放热型气氛制备装置构成及流程；碳势测量技术测试原理。 教 学 方 法 与 手 段 板书与多媒体教学结合。
第九章热处理炉内气氛及控制 研究炉内气氛目的：1）防止工件加热过程氧化、脱碳；2）对工件进行化学热处理。 §9.1热处理炉内气氛种类（P124-129） 热处理炉内气氛即炉内气体介质，主要有空气、真空和可控气氛等。可控气氛指成分和性质可适当控制的气体，包括反应生成气氛、分解气氛和单元素气氛，在热处理炉生产中常用可控气氛包括吸热式气氛、放热式气氛、氨分解气氛、滴注式气氛、氮基气氛和氢气等。P124什么是可控气氛？ 一.吸热式气氛 定义：燃料气与少于或等于理论空气需要量一半的空气在高温及催化剂作用下，发生不完全燃烧生成的气氛。因反应产生的热量不足以补偿系统的吸热和散热（即不能维持反应温度），须借助外部热量维持反应的进行，故称为吸热式气氛。 成分：吸热式气氛主要成分是H2、CO和N2，还有少量的CO2和CH4。 用途：1）吸热式气氛碳势约0.4%，对低碳钢是还原性和渗碳性气氛。2）吸热式气氛主要用于渗碳载气、中高碳钢加热时的保护气氛（光亮淬火），但不宜作为高铬钢和高强度钢的保护气氛，因为碳与铬反应生成碳化物会使高铬钢贫铬；气氛中的氢易导致高强度钢氢脆。3） 吸热式气氛经过再处理除去CO和CO 2后获得的以H 2 和N 2 为主的气氛可用于不锈钢和硅钢光亮 加热保护气氛。（见P124表10-2） 二.放热型气氛 定义：原料气与理论空气需要量一半以上的空气不完全燃烧的产物。因反应放出的热量足以维持反应进行而不需外加热源，故称为放热型气氛。 成分：放热型气氛主要成份是N 2、CO、CO 2 。为提高气氛还原性，常再进行净化处理，以 除去其中氧化性成分CO 2和H 2 O。 通过改变空气和燃料气比以及净化处理，可在较宽范围内改变气氛成分和性质，一般又把这类气氛分为淡型（混合气中加入较多空气）、浓型（混合气中加入较少空气）和净化型（净化处理的放热式气氛）三种。 气氛性质：视气氛成分、工件含碳量和工作温度而定。可能是还原型和增碳性的，也可能是氧化型和脱碳性的。 用途：1）浓型放热式气氛是还原性、弱脱碳性气氛，常用于低、中碳钢光亮淬火保护气氛；2）淡型放热式气氛是为微氧化性和脱碳性气氛，常用于低碳钢和铜光洁加热保护气氛；3）净化型放热式气氛由于气氛中氧化性、脱碳性成分CO 2 被去除，主成分由氮气和一定量的CO和H2组成，属于还原性气氛，可用于中高碳钢光亮加热保护气氛；4）净化型气氛再加少量富渗碳气，可用作高碳钢保护气氛和化学热处理介质。 三.氨分解气氛及氨燃烧气氛 分类：分加热分解气氛（吸热式）和燃烧气氛（放热式）两类。燃烧气氛又分完全燃烧和不完全燃烧气氛两种。 制备原理：将无水氨加热到800-900℃，在催化剂作用下，分解成氢气+氮气的气氛。 氨分解气氛（75%H2+25%N2）特点和应用：具有强还原性和弱脱碳性，常用于不锈钢、硅钢、铜和高铬钢光亮加热保护气氛。 完全燃烧气氛组成和应用：主要由氮气（99%）和少量氢气（1%）组成，属于中性气氛，可用于铜和碳钢光洁加热保护气氛。 氨不完全燃烧气氛组成和应用：主要由氮气（76%）和氢气（24%）组成，具有还原性和
化学热处理 渗碳： 为了获得高硬度、高耐磨的表面及强韧的心部，渗碳后必须进行淬火加低温回火处理。按渗碳介质可分为：气体渗碳、液体渗碳、固体渗碳。 渗氮： ①渗氮层具有高硬度、高耐磨性；②渗氮层比热容打，在钢件表面形成压应力层可显著提高耐疲劳性能，渗氮层的耐疲劳性优于渗碳层；③渗氮层表面有化学稳定性高的ε相，能显著提高耐腐蚀性。 渗氮能形成性能优越的渗氮层，但由于工艺时间太长，使得生产率太低，成本高，应尽量少采用。渗氮一般用在强烈磨损、耐疲劳性要求非常高的零件，有的场合是除要求机械性能外还要求耐腐蚀的零件。 碳氮共渗（俗称“氰化”）： 按工艺温度分：低温碳氮共渗（520-580℃），工艺温度低，共渗过程是以氮原子为主、碳原子为辅的渗入过程，俗称“软氮化”；中温碳氮共渗（780-880℃）；高温碳氮共渗（880-930℃）。 优点：①与渗碳相比处理温度低，渗后可直接淬火，工艺简单，晶粒不易长大，变形裂倾向小，能源消耗少，共渗层的疲劳性和抗回火稳定性好；②与渗氮相比，生产周期大大缩短，对材料适用广。 氮碳共渗： 氮碳共渗起源于西德，是在液体渗氮基础上发展起来的。早期氮碳共渗是在含氰化物的盐浴中进行的。由于处理温度低，一般在500-600℃，过程以渗氮为主，渗碳为辅，所以又称为“软氮化”。 氮碳共渗工艺的优点如下：①氮碳共渗有优良的性能：渗层硬度高，碳钢氮碳共渗处理后渗层硬度可达HV570-680；渗氮钢、高速钢、模具钢共渗后硬度可达HV850-1200； 脆性低，有优良的耐磨性、耐疲劳性、抗咬合性和耐腐蚀性。②工艺温度低，且不淬火，工件变形小。③处理时间短，经济性好。④设备简单，工艺易掌握。存在问题是：渗层浅，承受重载荷零件不宜采用。 渗硼： 渗硼是一种有效地表面硬化工艺。将工件置于能产生活性硼的介质中，经过加热、保温，使硼原子渗入工件表面形成硼化物层的过程称为渗硼。金属零件渗硼后，表面形成的硼化物（FeB、Fe2B、TiB2、ZrB2、VB2、CrB2）及碳化硼等化合物的硬度极高，热稳定性。渗硼钢的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐热性均比渗碳和渗氮高。 渗铝： 在一定温度下使铝渗入工件表面的工艺称为渗铝。工件渗铝层的表面生成致密、坚固、连续的氧化铝薄膜，使工件内部不继续氧化。渗铝能提高工件高温抗氧化性、空气、二氧化硫气体以及其他介质中的热稳定性、耐腐蚀性和抗侵蚀性。低碳钢、铸铁、许多耐氧化钢和耐热钢、镍基耐热合金，以及钛、铜、难熔炼金属及其合金等金属材料都可以进行渗铝。 渗铬： 渗铬工艺是在高温下，将活性铬通过表面吸收及铬、铁和碳的相互扩散作用，在工作表面生成一层结合牢固的铁、铬、碳的合金。这一铬碳化物层具有良好的耐磨性，抗高温氧化性，热疲劳性，在大气、自来水、蒸汽和油品、硫化氢、硝
化学热处理 化学热处理是将工件置入含有活性原子的特定介质中加热和保温，使介质中一种或几种元素（如Ｃ、Ｎ、Ｓi、Ｂ、Ａl、Ｃr、Ｗ等）渗入工件表面，以改变表层的化学成分和组织，达到工件使用性能要求的热处理工艺。其特点是既改变工件表面层的组织，又改变化学成分。它可比表面淬火获得更高的硬度、耐磨性和疲劳强度，并可提高工件表层的耐蚀性和高温抗氧化性。 各种化学热处理都是由以下三个基本过程组成的。 1）分解由介质中分解出渗入元素的活性原子。 2）吸收工件表面对活性原子进行吸收。吸收的方式有两种，即活性原子由钢的表面进入铁的晶格形成溶体，或与钢中的某种元素形成化合物。 3）扩散已被工件表面吸收的原子，在一定温度下，由表面往里迁移，形成一定厚度的扩散层。 1、渗碳: 渗层组织:淬火后为碳化物、马氏体、残余奥氏体。渗层厚度（mm），0.3～1.6，表面硬度，57～63HRC，作用与特点，提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度，渗碳温度（930℃）较高，工件畸变较大；应用，常用于低碳钢、低碳合金钢、热作模具钢制作的齿轮、轴、活塞、销、链条。 渗碳件渗碳后，都要进行淬火、低温回火，回火温度一般为150～200℃。 经淬火和低温回火后，渗碳件表面为细小片状回火马氏体及少量渗碳体，硬度可达58～64HRC，耐磨性能很好。心部组织决定于钢的淬透性。普通低碳钢如15、20钢，心部组织为铁素体和珠光体，硬度为10～15HRC。低碳合金钢如 20CrMnTi心部组织为回火低碳马氏体、铁素体及托氏体，硬度为35～45HRC，具
有较高的强度、韧性及一定的塑性。 2.液体氮化 也称软氮化，低温氰化，或者氮碳共渗，在渗氮过程中，碳原子也参与，因而比一般的单一气体渗氮具有更高的渗速，在渗层表面硬度相当的情况下，氮化层的脆性也比气体氮化小，软氮化因此得名。氮化主要是往炉中加入纯氨，在200℃以上氨分解为活性氮原子，在500～580℃时，活性氮原子往钢件表面渗氮和扩散，得到0.3～0.5mm厚的高硬度、耐腐蚀、抗疲劳的氮化层。 把含碳物质和氨同时通入炉内就是碳氮共渗，又叫氰化。它兼有渗碳和氮化的性能，氰化温度低于渗碳，使工件变形小，而氰化速度比渗碳和氮化快，生产周期短。老的液体氮化法主要原料是氰化钠，所以也有叫低温氰化的，硬化层中的氮比碳的浓度高，因而氮碳共渗的称法又被广泛采用在氮化的过程中，当活性较大时，表面生成很薄的化合物层（10～30μm的ε相），随后便是γ`和扩散层。当活性较小时，表面化合物相可以不出现，从而获得得以弥散硬化为主的组织3.离子氮化 是利用辉光放电这一物理现象对金属材料表面强化的氮化法。在低压的氮气或氨气等气氛中，炉体和被处理工件之间加以直流电压，使产生辉光放电，在被处理表面数毫米处出现急剧的电压降，气体中的离子，向阴极移动，当接近工件表面时，由于电压降剧降而被强烈加速，轰击工件表面，离子具有的动能转变为热能，加热了被处理的工件，同时一部分离子直接注入工件表面，一部分离子引起阴极溅射，从工件表面“溅射出”电子和原子，“溅出”的铁原子和由于电子作用而形成的原子态氮相结合，形成FeN。FeN由于吸附和在表面上蒸发，因受
一、名词解释 1、热流:单位时间内由高温物体传给低温物体的热量叫热流，或热流量。用Q表示，单位为W,即J/S 2、耐火度：是耐火材料抵抗高温作用的性能，表示材料受热后软化到一定程度时的温度。 3、荷重软化点：是指在一定压力条件下，以一定速度加热，测出试样开始变形时的温度，当试样变形达到4%或40%的温度，称为荷重软化4%或40%软化点。 4、热导率：反应了物体导热能力的大小，它的物理意义在单位时间内每米长温度降低1℃时，单位面积能传递的热流量，用λ表示，单位为w/（m.℃） 5、传导传热：温度不同的接触物体间或一物体中各部分之间的热能的传递过程，称为传导传热 6、辐射传热:物体间通过辐射能进行的热能传递过程 7、黑体：辐射能全部被吸收的物体称为黑体。 8、集肤效应：当交流电流通过导体时，在导体表面电流最大，越向内部电流密度越小的现象。 9、邻近效应：两个通过交流电流的导体彼此相距很近时，则每个导体内的电流将重新分布，电流瞬时方向相反时，则最大电流密度就出现在两导体相邻的面，当导体内的电流瞬时方向相同，则最大电流密度将出现在两导体相背的一面，这种电流向一侧集中的现象叫临近效应 10、可控气氛：为了使工件表面不发生氧化脱碳现象或对工件进行化学热处理，向炉内通以可进行控制成分的气氛，称可控气氛 11、碳势：指一定成分的气氛，在一定温度下，气氛与钢的脱碳增碳反应达到平衡时，钢的含碳量。 12、温度梯度：物体（或体系内）相邻两等温面间的温度差△t与两等温面法线方向的距离△n的比例极限 13、氧势：指在一定温度下，金属的氧化和氧化物分解处于平衡状态时气氛中氧的分压或氧化物的分解压 14、热震稳定性：也叫耐急冷急热性，表示材料抵抗温度急剧变化而不破坏的性能 15、单位表面负荷:元件单位表面积上所发出的功率，单位w/cm3，元件表面负荷越高，发出的热量就越多，元件温度就越高，所用的元件材料就越少。 16、露点：指气体中水蒸气凝结成水的温度 17、黑度：灰体的高度ε 被定义为灰体的辐射力 E与同温度下的黑体辐 射E0之比 二、简答题 1、热处理电阻炉的设计 步骤 答：1）炉型的选择2） 炉膛尺寸的确定3)炉体 结构设计4）电阻炉功率 计算及功率分配5）电热 元件材料的选择6）电热 元件材料的设计计算7） 炉用机械设备和电气、控 温仪表的设计与选用8) 技术经济指标的核算9） 绘制炉子总图、砌体图、 和编制电炉使用说明书 等随机技术文件。 2、浴炉如何分类 答：按介质的不同可分为 盐浴炉、碱浴炉、铅浴炉、 油浴炉，按热源供给方式 的不同可分为外热式和 内热式两种。 3、热处理电阻炉功率的 计算方法有哪两种。各有 何特点 答：计算方法有热平衡计 算法和经验计算法。1） 热平衡计算法,是根据炉 子的输入总功率应等于 各项能量消耗总和的原 则确定炉子功率的方法。 2）经验计算法：a、类比 法，与同类炉子相比较， 当炉膛尺寸和炉体结构 确定后，依据生产率、升 温时间等方面的具体要 求，与性能较好的同类炉 子相比较，而确定新设计 炉子的功率b、经验公式 法，这种方法适用于周期 作业封闭式电阻炉。 4、试述插入式电极盐浴 炉和埋入式电极盐浴炉 各自的优缺点 答：插入式电极盐浴炉电 极从坩埚上方垂直插入 熔盐，熔盐中插入的一对 电极，通入低电压 （6~17.5V）大电流（几 千安培）的交流电，由熔 盐电阻热效应，将熔盐加 热到工作温度。 缺点：a、炉口只有2/3 的面积能使用，其他被电 极占据，效率低，耗电量 大b、由于电极自上方插 入，与盐面交界处易氧 化，寿命短，电极损耗大 c、电极在一侧，远离电 极一侧温度低d、工件易 接触电极，而产生过热或 过烧。 埋入式电极盐浴炉将 电极埋入浴槽砌体，只让 电极工作表面接触熔盐， 在浴面上无电极 特点:1）有效面积大，生 产率高，热效率高，节能 25%~30%2）炉温相对均 匀，介质流动性好3）电 极不接触空气，寿命长4） 工件接触电极可能性小， 废品率低。缺点：1）砌 体与电极一体，不能单独 更换电极，电极损坏时， 浴槽也要相应更换，对于 高温炉，则插入电极优势 大2)形状复杂，不一焊 接，砌护麻烦3)电极间尺 寸不能调节，电极形状， 尺寸，布置，要求高，功 率不可调。 5、箱式电阻炉加热炉分 类方法有哪些 答:箱式电阻炉按其工作 温度可分为高温箱式炉 （>1000℃）中温箱式炉 （650-1000℃），低温箱 式炉（<650℃）圆体箱式 电阻炉 6、井式热处理电阻炉和 箱式热处理电阻炉在确 定生产率方面有何不 同？ 答：箱式电阻炉单位面积 生产率指炉子在单位时 间内单位炉底面积所能 加热的金属质量。对于井 式炉，炉底单位面积生产 率是指其最大纵剖面的 单位生产率，最大纵剖面 =炉膛直×径炉膛有效高 度 7、试述感应加热过程中， 中、高频电流的特点及现 象 答：1）集肤效应，当交 流电流通过导体时，在导 体表面电流最大，越向内 部电流密度越小的现象。 2）邻近效应，导体内的 电流的频率越高，导体间 距越小，临近效应越显 著。3）圆环效应，当交 流电流通过环形导体时， 电流在导体横截面上的 分布将发生变化，此时电 流仅集中在圆环的内侧。 4）尖角效应，当感应器 与工件间距的距离相同， 但在工件尖角处的加热 强度远较其他光滑部位 强烈，往往会造成过热。 8、热处理的节能的途径 有哪几个方面。 答：1）从设备入手，重 点进行新型热处理设备 的研制，推广，应用和进 行旧设备的全面技术改 造。2）推广节能热处理 工艺及材料的研究与应 用。3）热处理的生产的 节能管理。 9、感应加热的基本原理 与集肤效应。 答:感应加热的基本原 理：当感应器（感磁导体） 通过交变电流时，在其周 围产生交变磁场，将工件 放入交变磁场中，按电磁 感应定律，工件内将产生 感应电动势和感应电流， 感应电流做功8，将工件 加热。集肤效应，当交流 电流通过导体时，在导体 表面电流最大，越向内部 电流密度越小的现象称 为集肤效应，当电流频率 越高，集肤效应越显著。 10、在选择使用热处理电 阻炉时主要应考虑哪几 个方面。 答：1、工件的特点，2、 技术要求，3、生产量大 小和作业制度4、劳动条 件，5、炉子性能，6、其 他，对车间厂房结构，地 基，炉子建造维修，维护， 投资等也周密考虑。 三、其他 砌筑热处理炉时需 使用耐火材料、保温材 料、炉用金属材料以及一 般建筑材料。在建造和设 计热处理炉是合理选用 筑炉材料对满足热处理 工艺要求，提高炉子使用 寿命，节约能源，降低成 本都有重要意义。 常用耐火材料：黏土 砖、高铝砖、轻质耐火黏 土砖、硅酸铝耐火纤维和 耐火混凝土、耐火涂料 等。 为减少炉子热传导 引起的热损失，提高炉子 的热效率，耐火层外需砌 一层保温材料。保温材料 具有体积密度小，气孔率 高，热容量小，热导率小 等特点。工程上把λ值 <0.25W/(m.℃)的材料称 为保温材料。常用保温材 料有：石棉，矿渣棉，蛭 石，硅藻土，膨胀珍珠岩， 岩棉以及超轻质耐火砖 等。他们常以散料或制成 制品使用，近些年来，新 炉型不提倡使用散料。 炉用金属材料有哪些： 炉外用金属材料和炉内 用耐热钢，普通金属材料 用作炉子的外壳金和构 架：Q235A钢板，角钢， 槽钢，工字钢。炉用耐热 钢用作炉底板、炉罐、坩 埚、料筐、炉辊、传送带、 夹具、紧固件、电热元件 及其引出棒等。 中温箱式电阻炉用于退 火、正火、淬火、回火或 固体渗碳等；高温~用于 高速钢或高速合金钢模 具的淬火加热，其结构与 中温相似；低温~大多用 于回火 中温井式炉适用于轴类 等长形零件的退火正火 淬火及预热等，与箱式炉 相比装炉量少，生产效率 低，常用于质量要求较高 的零件，高温井式炉适用 于合金钢、高速合金钢长 杆件热处理；低温井式电 阻炉最高工作温度为 650℃，广泛用于零件的 回火 常用电热元件材料 及特点：铁铬铝：这类材 料电阻率大，电阻温度系 数小，功率稳定，耐热性 好，抗渗碳，耐腐蚀，价 格便宜，应用广泛。其缺 点是塑形差，高温加热 后，晶粒粗大，脆性大。 镍铬系：高温加热不脆 化，具有良好的塑性和焊 接性便于加工和维修，抗 渗氮，缺点是电阻率小， 电阻温度系数较大，不抗 硫蚀，价格昂贵。 纯金属：略 外热式真空热处理 炉的结构特点和缺点，外 热式真空炉结构简单，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，不存在 真空放点问题，工件加热 质量高，生产安全可靠。 但由于热源在炉罐外，热 惰性大，热效率低加热速 度慢生产周期长。由于炉 罐材料高温强度所限，炉 子尺寸小，使用温度低于 1100℃，合金钢或耐热钢 罐价格昂贵，不易加工， 仅适用于合金的退火、真 空除气、真空渗金属等 内热式真空热处理 炉结构特点，内热式真空 热处理炉是将整个加热 装置及欲处理的工件均 放在真空容器内，而不用 炉罐的炉子。这类炉子的 优点是：1、可以制造大 型高温炉，而不受炉罐的 限制；2、加热和冷却速 度快，生产效率高。其缺 点是:1、炉内结构复杂， 电气绝缘性要求高；2、 与外热式真空炉相比，炉 内容积大，各种构件表面 均吸附大量气体，需配大 功率抽气系统；3、考虑 真空放电和电气绝缘性， 要低电压大电流供电，需 配套系统。 现代真空电阻热处 理炉都是内热式的，没有 炉罐，整个炉壳就是一个 真空容器，外壳是密封 的，某些部位用水冷却。 按其外形及结构分为立 式、卧式、单室、双室和 三室等。工件冷却方式分 为自冷、负压气冷、负压 油冷和加压气冷、高压气 冷及超高压气冷等炉型。 按热处理工艺可分为淬 火炉和回火炉。有单功能 的，也有多功能的。 可控气氛热处理炉的分 类及特点 1可控气氛热处理炉的分 类，有周期式和连续式之 分。 周期炉：有井式炉和密闭 箱式炉（又称多用炉）适 用于多品种小批量连续 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，可用于光亮淬 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，2、 炉内保持正压3、炉内气 氛均匀4、装设安全装置 5、炉内构件抗气氛侵蚀。
表面淬火与化学热处理工艺异同点 摘要：介绍表面淬火与化学热处理的工艺的不同以及各自的分类、加工方法。 关键词：表面淬火化学热处理异同点 表面淬火只对工件的表面或部分表面进行热处理，所以只改变表层的组织。而心部或其它部分的组织仍保留原来的低硬度、高塑性和高韧性的性能，这样工件截面上由于组织不同性能也就不同。表面淬火便于实现机械化、自动化，质量稳定，变形小，热处理周期短，费用少，成本低，还可用碳钢代替一些台金钢。 化学热处理是将工件表面渗进了某些化学元素的原子，改变了表层的化学成份，使表面能得到高硬度或某些特殊的物理、化学性能。而心部组织成份不变，仍保留原来的高塑性。高韧性的性能，这样在工件截面上就有截然不同的化学成份与组织性能。化学热处理生产周期长，不便于实现机械化、自动化生产，工艺复杂，质量不够稳定，辅助材料消耗多、费用大、成本高，许多情况下还需要贵重的合金钢。化学热处理只在获得表面层的更高硬度与某些特殊性能及心部的高韧性等方面优于表面淬火。 表面淬火： 钢的表面淬火 有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求。由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。 根据供热方式不同，表面淬火主要有感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火等。三维网技术论坛3 N: A0 ? E/ p$ X+ i1 W! _1 K$ z 感应加热表面淬火 感应加热就是利用电磁感应在工件内产生涡流而将工件进行加热? 感应加热的基本原理 将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
1、传热的方式及其共同性和特殊性。 传热三种基本的方式：传导传热、对流传热、辐射传热 传导传热：通过热振动和碰撞中发生能量传递，热量从物体的高温部分传导低温部分。 对流传热：依靠流流体质点的导热作用和位移而进行的热量传递。 辐射传热： ①辐射传热不需要任何介质； ②辐射传热伴随着能量的转化 ：热能→辐射能→热能； ③辐射体之间能同时向对方辐射能量和吸收对方投射来的辐射能量； ④ “对等性”——无论物体(气体)温度高低都向外辐射。 2、不同传热求解时要测量的主要参数，如反映材料热传导能力大小的热导率； 传导传热计算： )/m (2W dn dt F Q q λ-== 其中，F —与热流方向垂直的传热面积（ m2 ） λ—比例系数，称为热导率， [W/（m ·℃）] dn dt —温度梯度，（℃/m ） 对流传热计算： )(21t t a Q -= F 式中：Q 一单位时间内对流换热量，即热流量(w)； t1-t2一流体与固体表面的温度差(℃)； F 一流体与固体的接触面积(m2)； a 一对流换热系数[w ／(m2·℃)]，它表示流体与固体表面之间的温度差为1℃ 时,每秒钟通过1m2面积所传递的热量。 辐射传热计算： 212424112.].)100()100[(?F T T C Q -=导 导C ——辐射系数，与两物体为灰体或黑体相关； 1T 、2T —— 两物体的温度； 21? ——物体2对物体1的角度系数 2F ——物体2的面积。 3、黑体辐射基本定律：普朗克定律、斯蒂芬-波尔兹曼定律、灰体和实际物体的辐射力、克希荷夫定律。 4、分析不同情况下的传热方式，如描述工件和炉墙的综合传热过程。 实际热处理加热过程，热源和工件表面主要进行辐射换热和对流换热。 F T T C F t t a Q ])100(-)100[()-(Q Q 424121导对辐对+=+=
钢的化学热处理 学院：机械工程学院 班级: 机自0901班 姓名：张鹏
学号：200912030364 钢的化学热处理 作者：张鹏 班级：机自0901 班 学号：200912030364 概要： 化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。经化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。心部为原始成分的钢，表层则是渗入了合金元素的材料。 关键字： 热处理方法渗碳渗氮碳氮共渗 正文：化学热处理是利用化学反应、有时兼用物理方法改变钢件表层化学成分及组织结构，以便得到比均质材料更好的技术经济效益的金属热处理工艺。由于机械零件的失效和破坏大多数都萌发在表面层，特别在可能引起磨损、疲劳、金属腐蚀、氧化等条件下工作的零件，表面层的性能尤为重要。经化学热处理后的钢件，实质上可以认为是一种特殊复合材料。心部为原始成分的钢，表层则是渗入了合金元素的材料。心部与表层之间是紧密的晶体型结合，它比电镀等表面复护技术所获得的心、表部的结合要强得多。根据不同元素在金属中的作用，金属表面渗入不同的元素后，可以获得不同的性能。因此，金属的化学热处理，常以渗
入不同的元素来命名。常用化学热处理的方法及其使用范围如图： 一．钢的渗碳：渗碳是将零件放在具有活性碳原子的介质中加热、保温，使碳原子渗入的化学热处理工艺。 [渗碳方法]：有固体渗碳、液体渗碳和气体渗碳，渗碳新技术有真空渗碳和离子渗碳等。其中气体渗碳原料气资源丰富，工艺成熟，应用最广泛。