熱處理設備是完成零件的熱處理操作的重要工藝裝備，隨著對零件技術(shù)要求的提高，對設備的性能和技術(shù)指標有了更嚴格的規(guī)定，首先熱處理設備要確保工藝參數(shù)的實現(xiàn)，其次要求操作簡單、減輕體力勞動、易于機械化或自動化、生產(chǎn)效率高，再次要求節(jié)能降耗、環(huán)保。這些是我們選擇設備和使用設備進行零件的熱處理必須要考慮和思考的問題。熱處理設備的種類很多，根據(jù)零件材料和設計要求，應根據(jù)具體的熱處理特點來選用相應的設備。一般而言熱處理設備是由加熱設備、冷卻設備、輔助設備、常用測溫儀表等幾大部分組成的，因此熱處理設備是一個零件熱處理系統(tǒng)的總稱，它們

熱處理加熱（回火）設備是完成零件熱處理的最關(guān)鍵的裝備，根據(jù)特點可分為加熱爐和加熱裝置兩類，加熱爐通常包括電阻爐、鹽浴爐、燃料爐、真空爐、流動粒子爐等，加熱裝置有電阻加熱、電接觸加熱、感應加熱、火焰加熱、激光加熱、電子束加熱、離子注入等，下面主要介紹常用的熱處理加熱設備，便于操作者在進行零件熱處理時參考。加熱設備的類型很多，各自具有不同的加熱方式，可從不同的角度和特點分類，根據(jù)零件的熱處理要求，選擇符合技術(shù)要求的加熱設備，加熱設備和回火設備的最大區(qū)別在于溫度不同，因此回火設備的最高使用溫度不超過750℃。①按照加熱源

隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，零件的熱處理設備和工藝水平也得到了很大的改進和提高。許多新型的熱處理爐得到研制和開發(fā)，為零件的熱處理提供了技術(shù)上的保障，同時也為某些特殊要求的工藝奠定了良好的基礎。零件熱處理的目的是確保零件滿足工作要求、具有高的使用壽命、節(jié)約材料和能源、經(jīng)濟環(huán)保等，因此應圍繞著這幾個方面進行分析和探討相關(guān)的設備和工藝。(1)無氧化脫碳的加熱技術(shù)零件的加熱離不開加熱設備和加熱介質(zhì)，熱的傳遞方式有傳導、對流和輻射，根據(jù)不同的設備則加熱傳導有所差異，目前熱處理設備種類齊全，從燃料爐、空氣爐到鹽浴爐、可控氣氛爐、流

真空熱處理是指將零件置于真空設備中，進行加熱、保溫和冷卻的工藝方法，零件在負壓下加熱，爐內(nèi)空氣已稀薄到無法對零件進行化學反應。它是隨著航天技術(shù)的發(fā)展而迅速開發(fā)出來的新技術(shù)，也是近幾十年來熱處理設備中具有前途的一種，它可替換鹽浴爐、電阻爐和燃氣爐。真空爐是依據(jù)電極的輻射作用實現(xiàn)對工件的加熱的，輻射傳熱量與溫度的四次方成正比，溫度低時則輻射加熱速度比較慢，實現(xiàn)了緩慢加熱，因此工件的內(nèi)外加熱較為均勻，工件的變形小。由于真空爐內(nèi)氣壓很低，氧氣的含量對工件的鐵元素氧化不起作用，因此避免了工件在真空爐加熱過程中出現(xiàn)氧化和脫碳現(xiàn)

形變熱處理是將壓力加工與熱處理有效的結(jié)合起來，在馬氏體點以上溫度經(jīng)塑性變形后，立即利用余熱進行熱處理，以達到形變強化與相變強化的雙層強化的效果，得到了比單一強化更高的力學性能的一種熱處理工藝。其優(yōu)點為節(jié)省工序、減少能源消耗、節(jié)省鋼材的熱處理缺陷等，因此提高了零件的產(chǎn)品性能。形變熱處理后獲得了比普通熱處理時更高的強度和斷裂韌性，其主要原因為形變使晶界扭曲變成鋸齒狀，增加了零件中的位錯密度和加速了合金元素的擴散，促成了合金碳化物的沉淀；塑性的提高也是由于這種細小、彌散分布的合金碳化物的沉淀，因此降低了奧氏體中碳和合金元

工藝是指采用先進和科學的方法和手段，通過生產(chǎn)實踐的反復驗證，可確保零件的質(zhì)量的加工方法，它是產(chǎn)品設計和工藝人員辛勤勞動的結(jié)果，它既是指導實際操作的規(guī)程和控制計劃，更是從產(chǎn)品的技術(shù)準備、原材料供應、生產(chǎn)計劃的調(diào)度、勞動力的合理調(diào)配、過程質(zhì)量檢驗和成品入庫和包裝運輸?shù)闹匾罁?jù)和法規(guī)，因此工藝整體反映了質(zhì)量水平的高低和生產(chǎn)能力的規(guī)模，它是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障，也是企業(yè)經(jīng)濟效益的決定因素，從某種意義上講代表了該產(chǎn)品在同行業(yè)加工水平的高低和現(xiàn)狀，是否具有市場競爭力的體現(xiàn)，抓好工藝的合理制訂，對于企業(yè)的生產(chǎn)具有重要的作用，國內(nèi)外

鋼的碳氮共滲是兼有滲碳和滲氮的雙重特點，低碳鋼、低合金鋼以及部分中碳鋼均可進行該工藝的化學熱處理，表面獲得高的硬度和耐磨性，而心部具有良好的強度和韌性，同時也提高了零件的疲勞強度等，因此能夠滿足零件的使用要求。該工藝的推廣和應用改善了單一滲一種元素的缺點，無論從工藝的流程的縮短，還是零件的熱處理質(zhì)量的提高，都具有顯著的優(yōu)勢，加上該工藝已經(jīng)成熟，故從提高零件的使用壽命出發(fā)，得到了熱處理工作者的認可。

氣體滲氮硬度不均原因分析如下：1．進氣管道局部堵塞．氣氛循環(huán)不暢通2．零件表面有油污或銹斑3．裝爐量太多，吊掛不當4．非氮化部位的鍍錫保護層過厚，錫層熔化影響氮化部分氣體滲氮硬度不均的預防措施：1．及時清理、疏通管道，強化爐氣的循環(huán)2．零件要清洗干凈，并注意經(jīng)常清理馬弗罐表面的臟物3．合理裝爐4．適當控制鍍錫層的厚度

滲碳層過深、滲碳層濃度梯度太陡原因分析：1．滲碳溫度過高，保溫時間過長。2．固體滲碳的滲碳劑活性過分強烈或氣體滲碳碳勢過高。滲碳層過深、滲碳層濃度梯度太陡預防措施：1．按正常的滲碳工藝執(zhí)行．嚴格控制工藝參數(shù)，增加超溫報警裝置。2．采用新滲碳劑時，應放入一定比例的舊滲碳劑；氣體滲碳則控制滲碳劑的流量。說明：對碳濃度梯度太陡而滲層厚度不符合要求的零件，在中性介質(zhì)中加熱至正火溫度并保溫，隨后油或空氣中冷卻即可減少碳濃度梯度，得到要求的質(zhì)量。

(1)氣門的工作條件和要求氣門是在內(nèi)燃機工作過程中密封燃燒室和控制內(nèi)燃機氣體交換的精密零件，是保證內(nèi)燃機動力性能、可靠性和耐久性的關(guān)鍵部件，因此進、排氣門是其心臟部件。氣門在工作過程中閥口錐面與汽缸蓋相互接觸部分、氣閥桿端與搖臂之間發(fā)生劇烈的摩擦作用、高溫氣體沖刷和腐蝕溫度高，進氣門主要承受反復沖擊的機械負荷，其工作溫度在300～400℃，而排氣門除承受沖擊的機械負荷外，還受到高溫氧化性氣體的腐蝕以及熱應力、錐面熱箍應力和燃燒時氣體壓力等的共同作用，排氣門的工作溫度為600～800℃，因此在運動過程中氣門要承受沖擊

對鍛鋼而言經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理后為回火索氏體組織，硬度為207～302(HBS)；正火后組織為珠光體+鐵素體，硬度為163～241( HBS)，晶粒度分別為1～4級、4～10級；對球墨鑄鐵來說正火硬度240～300(HBS)，石墨球等級為1～3級，晶粒度為5～8級。良好的預備熱處理將為以后的熱處理及表面處理奠定組織基礎，因此該工序顯得尤為重要。曲軸的預備熱處理工藝有鋼的正火和球墨鑄鐵的奧氏體正火處理，為提高曲軸的力學性能。也可采用調(diào)質(zhì)或正火后表面淬火、等溫淬火等工藝，以提高球墨鑄鐵曲軸的韌性和塑性。

為了提高曲軸的表面硬度，獲得良好的耐磨性、疲勞強度和高的耐腐蝕性，通常大功率柴油機曲軸采用離子滲氮（或氣體滲氮），它具有滲層厚、時間長、設備復雜等特點。作為汽車和拖拉機用曲軸一般采用鐵素體氮碳共滲，其特點為滲層薄、摩擦系數(shù)小，因此提高了曲軸的抗咬和擦傷能力、疲勞強度獲得高的耐磨性等。其工藝特點為溫度低、時間短、化學處理后變形小、節(jié)能等，因此大部分曲軸普遍采用該工藝。其技術(shù)要求為滲層滲層≥0.10mm，硬度≥420(HV0.1)，脆性≤2級。 目前氮碳共滲有液體、氣體和固體三種，液體氮碳共

感應加熱表面淬火的裂紋缺陷產(chǎn)生原因分析：1．工件形狀尺寸不均勻，工件的結(jié)構(gòu)設計不合理或形狀復雜，尺寸突變或淬火部位加工粗糙或有凹槽、孔、臺階、端頭、尖角、鍵槽、空洞和油道等結(jié)構(gòu)因素2．加熱溫度不均勻（包括設備頻率選擇不當、感應器的設計不合理、操作程序不合理、預熱溫度不適宜、預先熱處理質(zhì)量不佳等）3．淬火介質(zhì)選擇不當，冷卻速度過大4．工件的回火不及時，重新淬火時操作不當5．原材料內(nèi)部存在質(zhì)量缺陷（組織不均勻晶粒粗大、成分偏析、有害雜質(zhì)、大量的非金屬夾雜物、內(nèi)部裂紋等），材料淬硬性能過高，鋼的含碳量高于上限的要求6．淬

普通的熱處理包括正火、退火、淬火、回火、時效和冷處理等，使零件的整體或局部獲得一定的硬度和力學性能，來滿足其工作和使用要求，其特征為零件本身沒有化學成分的改變。而化學熱處理是將零件置于一定溫度的活性介質(zhì)中加熱，保溫一定的時間，使一種或幾種化學元素的原子滲入零件表層，以改變表面化學成分、組織和性能，達到改善零件使用性能的熱處理工藝?；瘜W熱處理可以明顯提高零件的使用壽命和力學性能，在某種程度上低碳鋼或低合金鋼等可代替高合金鋼，降低了生產(chǎn)成本，因此化學熱處理在機械制造中得到了十分廣泛的應用和推廣，具有比較廣闊的市場前景。

  鋼的氮碳共滲是鋼在含氮和碳的活性介質(zhì)中加熱，完成鋼的滲氮，同時還有少量的碳原子滲入。氮碳共滲時氮在鐵中的溶解度比碳在鐵中的溶解度大10倍，因此氮碳共滲是以滲氮為主的共滲過程?；钚缘优c活性碳原子滲入到工件表面后，形成氮碳化合物。氮碳共滲是在硬氮化的基礎上發(fā)展起來的，與一般硬氮化工藝相比，其滲層硬度較低，脆性減少，故簡稱軟氮化。    氮碳共滲不僅賦予工件耐磨、耐腐蝕、抗疲勞、抗咬合、抗擦傷及抗腐蝕性能，而且該工藝具有時間短、溫度低、變形小、化合物層脆性小等特點

鋼的滲氮是在一定的溫度下使活性氮原子滲入到工件表面的一種化學熱處理，即氮原子滲入鋼件表面層的過程，它改變了工件表面的組織結(jié)構(gòu)和性能，成為一種復合的材料，與普通的材料相比，工件的表面和心部的組織狀態(tài)和性能發(fā)生了很大的變化。氮化零件在機械工業(yè)、石油工業(yè)、國防工業(yè)等領域應用十分廣泛，與滲碳、中溫碳氮共滲相比，由于加熱溫度比較低（通常為500～570℃），不需要進行加熱后的淬火處理，因此具有工件的變形小，表面有更高的硬度和耐磨性，疲勞強度高，同時又具有高的抗腐蝕性和熱硬性等特點，機床主軸和絲杠、樘桿、擠壓模具、齒輪、發(fā)動機

(1)淬火加熱溫度淬火加熱溫度按Ac3+(30～70)℃來選取，在加熱時需要注意以下幾點：①防止加熱過程中出現(xiàn)氧化脫碳，應加以保護，建議在鹽浴爐內(nèi)加熱，如采用電阻爐加熱應通可控氣氛，否則脫碳后的彈簧疲勞強度降低、使用壽命縮短見表3-21；②為減少變形，彈簧在加熱爐內(nèi)不能垂直放置；③彈簧不能堆積加熱；④加熱溫度和加熱時間的選用原則是碳化物溶解良好、確保彈簧整個截面淬透，晶粒度符合要求。(2)淬火冷卻考慮到絕大多數(shù)熱成型彈簧是合金鋼制造的，故淬火多采用油冷。但對于截面較大的彈簧則采用水淬油冷的方法，此時應特別注意要適當

刃具鋼必須具有很高的硬度，考慮到切削過程中，刃具與工件之間強烈的摩擦而產(chǎn)生大量的熱，刃具就會發(fā)熱，假如工件越硬、切削量越大、切削速度越高則刃具自身的溫度升高；另一方面是刃具還要承受彎曲、震動和沖擊等切削力的作用，因此要求刃具熱處理后具有以下特點：①具有高的硬度和耐磨性，硬度應在60( HRC)以上，可以減少刃口的磨損；②具有良好的紅硬性（熱硬性），確保其回火穩(wěn)定性，滿足一定溫度下保持高的硬度；③高的強度和足夠的韌性，避免刃具工作過程中不致折斷或崩刃。

滲金屬是用金屬元素飽和零件的表面，使零件具有某些特定的物理化學性質(zhì)的化學熱處理方法，同其他化學熱處理過程一樣，也包括滲入金屬的介質(zhì)分解、吸收以及金屬原子的擴散。由于金屬原子在鋼中的擴散速度比碳、氮等原子慢得多，因此滲金屬是在更高的溫度和更長的保溫時間下進行的。滲鉻是常見的滲金屬的一種，滲鉻后在零件的表面形成鉻、鐵、碳的滲層，具有耐蝕能夠、抗氧化性、耐磨性和較好的抗疲勞性能等，滲鉻與鍍鉻相比，滲鉻層致密，滲層與基體的結(jié)合較牢固，因此應用更為廣泛。(1)常見滲鉻的方法和特點按照介質(zhì)存在狀態(tài)的不同，一般分為三種：固體法、

調(diào)質(zhì)鋼中碳的含量一般為0.35%～0.55%（碳素鋼），或0. 25%～0. 50%（合金鋼），含碳量過高則強度較高而韌性、塑性偏低；含碳量偏低，則韌性、塑性較好而強度不足；含碳量中等時，可同時兼顧有適當?shù)膹姸?、韌性和塑性等。調(diào)質(zhì)鋼中的合金元素的主要作用是提高淬透性和綜合力學性能，因此合金元素能提高鋼在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的力學性能，相對于碳素鋼而言，相同含碳量的合金鋼的強度高、塑性和韌性高，因此常用作重要的調(diào)質(zhì)零件。調(diào)質(zhì)鋼按淬透性的高低，可分為低淬透性鋼、中淬透性鋼和高淬透性鋼。(1)低淬透性鋼該類鋼的油淬臨界直徑不超過3