热处理设备(6).pptx

热处理原理、工艺及设备热处理原理、工艺及设备PRINCIPLES,TECHNOLOGY AND EQUIPMENTS FOR HEAT TREATMENT第三部分第三部分 热处理设备热处理设备（6 6）Equipments for Heat Treatment17 17 真空热处理炉与粒子渗氮炉真空热处理炉与粒子渗氮炉真空热处理是一种先进的热处理技术，可使被处理真空热处理是一种先进的热处理技术，可使被处理工件具有工件具有表面无氧化、无脱碳，表面保持光泽，变表面无氧化、无脱碳，表面保持光泽，变形微小，提高耐磨性和服役期限，同时具有脱气效形微小，提高耐磨性和服役期限，同时具有脱气效果好、不污染环境和便于实现自动化操作果好、不污染环境和便于实现自动化操作的优点。的优点。真空热处理技术遍及各行各业，真空热处理技术遍及各行各业，代表了尖端热处理代表了尖端热处理技术的方向。技术的方向。一、真空热处理炉的基本类型一、真空热处理炉的基本类型按真空度：按真空度：低真空炉（低真空炉（133310-11333Pa）高真空炉（高真空炉（133310-41333Pa10-2）超高真空炉（小于超高真空炉（小于133310-4）按工作温度按工作温度低温炉（低温炉（700）中温炉（中温炉（7001000）高温炉（高温炉（1000摄氏度）摄氏度）17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式按作业性质按作业性质间歇作业炉、半连续作业炉、连续作业炉间歇作业炉、半连续作业炉、连续作业炉按热源按热源电阻加热、感应加热、电子束加热、等离子加热电阻加热、感应加热、电子束加热、等离子加热按炉子结构和加热方式按炉子结构和加热方式外热式真空热处理炉（热壁炉）外热式真空热处理炉（热壁炉）内热式真空热处理炉（冷壁炉）内热式真空热处理炉（冷壁炉）17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式1、外热式真空热处理炉、外热式真空热处理炉特点：特点：制造成本低，结构与普通电阻炉相似。制造成本低，结构与普通电阻炉相似。有一个可抽成真空的有一个可抽成真空的密封罐密封罐，处理的工件装入，处理的工件装入罐内，而加热元件、耐火材料、保温材料、炉罐内，而加热元件、耐火材料、保温材料、炉体都在罐外，体都在罐外，从外面加热，从外面加热，也称也称热壁炉热壁炉。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式优点：优点：结构简单，易于制造，操作维护简便结构简单，易于制造，操作维护简便真空罐容积小，里面只有被处理工件，抽气量少，真空罐容积小，里面只有被处理工件，抽气量少，容易达到要求的真空度容易达到要求的真空度电热元件在罐外加热，不存在真空放电和其他电气电热元件在罐外加热，不存在真空放电和其他电气问题，安全可靠问题，安全可靠工件密封在罐内，不会与电热元件、炉衬发生化学工件密封在罐内，不会与电热元件、炉衬发生化学反应反应炉子机械动作简单，故障率低炉子机械动作简单，故障率低17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式缺点缺点热源在炉罐外，间接加热，热惰性大，热效率低，热源在炉罐外，间接加热，热惰性大，热效率低，加热速度慢加热速度慢在高温、高压下炉罐压强受到限制，炉罐尺寸小，在高温、高压下炉罐压强受到限制，炉罐尺寸小，工作温度一般不超过工作温度一般不超过1100，真空度不超过，真空度不超过10100Pa炉罐部分暴露在大气中，热损失大炉罐部分暴露在大气中，热损失大用途用途仅适合于合金的真空退火、回火、时效、除气、仅适合于合金的真空退火、回火、时效、除气、渗金属、钎焊和烧结渗金属、钎焊和烧结17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式2、内热式真空热处理炉、内热式真空热处理炉将整个加热装置（加热元件、耐火保温材料）、将整个加热装置（加热元件、耐火保温材料）、炉床、风扇、送料机构、淬火机构安装在炉内，炉床、风扇、送料机构、淬火机构安装在炉内，炉壳采用双层钢板水冷式设计，炉壳采用双层钢板水冷式设计，整个炉壳就是整个炉壳就是一个真空容器，也称冷壁炉。一个真空容器，也称冷壁炉。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式优点优点无需采用耐热炉罐，炉子容量大，加热温度范围广，无需采用耐热炉罐，炉子容量大，加热温度范围广，普通炉子最高温度为普通炉子最高温度为1300，而用于真空高温烧结、，而用于真空高温烧结、红宝石制作、晶体生长等的真空炉最高炉温可达红宝石制作、晶体生长等的真空炉最高炉温可达2200。热惯性小，加热或冷却速度快，生产效率高热惯性小，加热或冷却速度快，生产效率高炉温均匀性好，工件加热均匀，变形微小，产品质炉温均匀性好，工件加热均匀，变形微小，产品质量好量好设备可实现大型化，操作自动化程度高，工作时无设备可实现大型化，操作自动化程度高，工作时无污染，环境好污染，环境好17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式缺点缺点结构复杂，设备造价高结构复杂，设备造价高炉内容积大，各种构件表面均吸附大量气体，需配炉内容积大，各种构件表面均吸附大量气体，需配置大功率抽气系统置大功率抽气系统考虑到真空放电和电气的绝缘性，采用低电压大电考虑到真空放电和电气的绝缘性，采用低电压大电流供电，需配置相应的复杂控制系统流供电，需配置相应的复杂控制系统用途用途用于真空淬火、回火、退火、渗碳、钎焊和烧结等用于真空淬火、回火、退火、渗碳、钎焊和烧结等17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式1、自冷式真空热处理炉、自冷式真空热处理炉没有专门的冷却装置，没有专门的冷却装置，工件随炉升温和降温，工件随炉升温和降温，冷却速度缓慢，属于周冷却速度缓慢，属于周期性工作，生产率低。期性工作，生产率低。用途用途：难熔金属、活泼：难熔金属、活泼金属、磁性合金的退火，金属、磁性合金的退火，金属或合金的钎焊，真金属或合金的钎焊，真空除气和真空烧结。空除气和真空烧结。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式2、气冷式真空热处理炉、气冷式真空热处理炉利用惰性气体或中性气体作为冷却介质利用惰性气体或中性气体作为冷却介质，对工件进行，对工件进行气冷淬火的真空炉。气冷淬火的真空炉。使用气体：使用气体：氢气、氦气、氮气、氩气氢气、氦气、氮气、氩气氢气有爆炸危险，氩气、氦气太贵，氮气最经济使用氢气有爆炸危险，氩气、氦气太贵，氮气最经济使用用途：用途：高速钢工件和尺寸相对较小的合金钢工件，且高速钢工件和尺寸相对较小的合金钢工件，且变形很小。变形很小。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式其中：其中：a、b为单室气冷真空炉：为单室气冷真空炉：价格便宜，占地面积小，价格便宜，占地面积小，易于操作维护，但冷速慢，每炉次处理均要破坏真易于操作维护，但冷速慢，每炉次处理均要破坏真空，生产率低。空，生产率低。c、d为双室气冷真空炉：加热室和真空室中间有为双室气冷真空炉：加热室和真空室中间有一道真空隔热门，工件在加热室加热保温，在冷却一道真空隔热门，工件在加热室加热保温，在冷却室冷却，生产时不破坏加热室的真空，生产效率高。室冷却，生产时不破坏加热室的真空，生产效率高。e为三室半连续气体真空炉：由进料室、加热室和为三室半连续气体真空炉：由进料室、加热室和冷却室组成，其间都有真空隔热门。结构复杂，但冷却室组成，其间都有真空隔热门。结构复杂，但生产率高，节约能源，是今后的发展方向。生产率高，节约能源，是今后的发展方向。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式冷却气体的压力：冷却气体的压力：负压气冷（负压气冷（1105Pa）加压气冷（加压气冷（11054105Pa）高压气冷（高压气冷（510510105Pa）超高压气冷（超高压气冷（1010520105Pa）气体的压力越高，冷却越快，提高了冷却速度，气体的压力越高，冷却越快，提高了冷却速度，可扩大钢种的应用范围。可扩大钢种的应用范围。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式3、油冷式真空热处理炉、油冷式真空热处理炉满足多钢种和大尺寸工件的淬透性要求满足多钢种和大尺寸工件的淬透性要求淬火冷却介质：淬火冷却介质：真空淬火油真空淬火油真空淬火油的特性：真空淬火油的特性：（1）低的饱和蒸汽压。）低的饱和蒸汽压。淬火时蒸发量小，不致造成炉淬火时蒸发量小，不致造成炉膛的污染而影响真空效果膛的污染而影响真空效果（2）在真空条件下具有稳定的冷却能力，）在真空条件下具有稳定的冷却能力，保证工件的保证工件的淬透性和淬硬性。淬透性和淬硬性。（3）具有光亮性，）具有光亮性，使工件淬火后获得光亮表面。使工件淬火后获得光亮表面。（4）具有高的热安定性，）具有高的热安定性，避免工件与淬火油中残炭、避免工件与淬火油中残炭、残硫、氧气、水分、酸等反应。残硫、氧气、水分、酸等反应。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式其中：其中：a为单室卧式油淬真空炉：为单室卧式油淬真空炉：中间没有真空闸门，淬中间没有真空闸门，淬火时产生的油蒸汽进入并污染加热室，影响热元件火时产生的油蒸汽进入并污染加热室，影响热元件的使用寿命和电气元件的绝缘性，生产率低，能源的使用寿命和电气元件的绝缘性，生产率低，能源利用率低利用率低b、c为双室油淬真空炉：为双室油淬真空炉：有真空隔离门，生产率有真空隔离门，生产率高、节能，但结构复杂、造价高高、节能，但结构复杂、造价高d、e为三室半连续和三室连续真空炉：为三室半连续和三室连续真空炉：有两个真有两个真空隔热闸，将炉体分为预备室、加热室和冷却室，空隔热闸，将炉体分为预备室、加热室和冷却室，加热室可始终保持加热或保温状态，热损失小、效加热室可始终保持加热或保温状态，热损失小、效率高，适合连续批量生产率高，适合连续批量生产17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式4、气冷油淬式真空热处理炉、气冷油淬式真空热处理炉同时兼有油冷和加压气冷功能同时兼有油冷和加压气冷功能。配备了性能较好的。配备了性能较好的风冷系统，气淬效果良好，风冷系统，气淬效果良好，并装有油加热器及强力并装有油加热器及强力搅拌装置，可实现热油淬火。搅拌装置，可实现热油淬火。可非常方便的设定冷却方式和冷却时间，实现加压可非常方便的设定冷却方式和冷却时间，实现加压气冷，充气（或不充气）油冷、搅拌或静止油冷，气冷，充气（或不充气）油冷、搅拌或静止油冷，适应性更强适应性更强。17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式17.1 17.1 真空热处理炉的基本类型及结构形式真空热处理炉的基本类型及结构形式17.2 17.2 真空系统真空系统真空热处理炉真空系统的三个基本要求：真空热处理炉真空系统的三个基本要求：能迅速将真空热处理炉的真空度抽到规定要求能迅速将真空热处理炉的真空度抽到规定要求能及时排出被处理工件和炉内构件所释放出的各种能及时排出被处理工件和炉内构件所释放出的各种气体，以及因真空泄漏而渗入炉内的气体气体，以及因真空泄漏而渗入炉内的气体真空机组占地面积小，运行安全可靠，操作简便真空机组占地面积小，运行安全可靠，操作简便17.2 17.2 真空系统真空系统一、真空系统的组成一、真空系统的组成1、真空泵机组：、真空泵机组：低真空泵、中真空泵、高真空泵、低真空泵、中真空泵、高真空泵、超高真空泵超高真空泵2、真空组件或元件：在真空炉体和真空泵机组间、真空组件或元件：在真空炉体和真空泵机组间配备的各种真空组件或元件，如管路、密封圈、法配备的各种真空组件或元件，如管路、密封圈、法兰、波纹管、冷阱、过滤器、阀门兰、波纹管、冷阱、过滤器、阀门3、真空测量系统、真空测量系统4、真空捡漏仪器、真空控制仪器、充气装置等、真空捡漏仪器、真空控制仪器、充气装置等17.2 17.2 真空系统真空系统二、真空炉中常用的几种真空系统二、真空炉中常用的几种真空系统1、低真空系统、低真空系统真空度：真空度：21333Pa大多以大多以油封式旋转机械泵为主泵油封式旋转机械泵为主泵。2、中真空系统（应用最广泛）、中真空系统（应用最广泛）真空度：真空度：310-11.333Pa通常由两级真空泵机组组成，通常由两级真空泵机组组成，初级泵采用旋转机械初级泵采用旋转机械泵或滑阀式机械泵，主泵为机械增压泵（罗茨泵）泵或滑阀式机械泵，主泵为机械增压泵（罗茨泵）或油增压泵。或油增压泵。17.2 17.2 真空系统真空系统3、高真空系统、高真空系统真空度：真空度：6.610-41.33310-2Pa采用三级真空泵机组组成，采用三级真空泵机组组成，主泵通常采用油扩散泵、主泵通常采用油扩散泵、离子泵，初级泵大都采用旋转机械泵或滑阀式机械离子泵，初级泵大都采用旋转机械泵或滑阀式机械泵，前级泵为机械增压泵（罗茨泵）或油增压泵。泵，前级泵为机械增压泵（罗茨泵）或油增压泵。