热处理手册 第1卷 工艺基础 第4版 修订本

热处理手册第1卷工艺基础（第4版修订本） 出版时间： 2013 本手册是一部热处理专业的综合工具书，是第4版的修订本，共4卷。本卷是第1卷，共11章，内容包括基础资料、金属热处理的加热、金属热处理的冷却、钢铁件的整体热处理、表面加热热处理、化学热处理、形变热处理、非铁金属的热处理、铁基粉末冶金件及硬质合金的热处理、功能合金的热处理、其他热处理技术。本手册由中国机械工程学会热处理学会组织编写，具有一定的权威性；内容系统全面，具有科学性、实用性、可靠性和先进性。本手册可供热处理工程技术人员、质量检验和生产管理人员使用，也可供科研人员、设计人员、相关专业的在校师生参考。 第4版前言 第1章基础资料1 1.1金属热处理工艺分类及代号1 1.1.1基础分类1 1.1.2附加分类1 1.1.3常用热处理工艺及代号1 1.2合金相图3 1.2.1铁碳系合金相图3 1.2.2其他铁基合金相图8 1.2.3铝基、铜基及钛基合金相图11 1.3现行热处理标准题录14 参考文献17 第2章金属热处理的加热18 2.1金属和合金相变过程中的元素扩散18 2.1.1扩散的一般规律18 2.1.2碳在钢中的扩散18 2.2钢的加热转变19 2.2.1珠光体—奥氏体转变19 2.2.2铁素体—珠光体向奥氏体的等温 转变20 2.2.3连续加热时的奥氏体形成过程22 2.2.4钢加热时的奥氏体晶粒长大24 2.2.5过热和过烧25 2.2.6钢的晶粒度对性能的影响26 2.2.7奥氏体晶粒度的显示和测定26 2.3加热介质和金属与介质的作用28 2.3.1加热介质分类28 2.3.2金属在各种介质中加热时的行为29 2.4加热计算公式及常用图表39 2.4.1影响加热速度的因素39 2.4.2钢件加热时间的经验计算法40 2.4.3从节能角度考虑的加热时间 计算法41 2.5加热节能措施44 2.5.1加热设备的节能44 2.5.2加热工艺措施节能46 2.5.3合理的生产管理49 2.6可控气氛49 2.6.1分类及用途49 2.6.2制备方法57 2.6.3炉气控制原理76 2.6.4炉气检测方法80 2.7加热熔盐和流态床84 2.7.1加热熔盐的成分及用途84 2.7.2盐浴的脱氧及脱氧剂89 2.7.3长效盐92 2.7.4流态床加热的特点93 2.8真空中的加热95 2.8.1金属在真空中加热时的行为95 2.8.2金属在真空中的加热速度96 参考文献97 第3章金属热处理的冷却98 3.1钢的过冷奥氏体转变98 3.1.1过冷奥氏体的高温分解98 3.1.2马氏体转变与马氏体100 3.1.3贝氏体转变与贝氏体105 3.1.4过冷奥氏体等温分解转变动 力学108 3.2钢件热处理的冷却过程112 3.2.1热处理的各种冷却方式112 3.2.2钢冷却时的内应力113 3.2.3淬火裂纹115 3.2.4淬火畸变117 3.3淬火冷却介质119 3.3.1淬火冷却介质应具备的特性及其 分类119 3.3.2淬火冷却介质冷却特性的评价 方法120 3.3.3常用淬火冷却介质及冷却方式127 3.4淬火冷却过程的计算机模拟139 3.4.1导热计算139 3.4.2相变量的计算139 3.4.3应力场分析141 3.4.4复杂淬火操作的模拟以及非线性 处理141 3.4.5借助于计算机模拟进行热处理虚拟 生产141 参考文献142 第4章钢铁件的整体热处理143 4.1钢的热处理143 4.1.1钢的退火与正火143 4.1.2钢的淬火149 4.1.3钢的回火166 4.1.4钢的感应穿透加热调质173 4.2铸铁的热处理175 4.2.1铸铁的分类和应用175 4.2.2铸铁热处理基础179 4.2.3白口铸铁的热处理186 4.2.4灰铸铁的热处理188 4.2.5球墨铸铁的热处理195 4.2.6可锻铸铁的热处理208 参考文献213 第5章表面加热热处理214 5.1感应加热热处理214 5.1.1感应加热原理214 5.1.2钢件感应加热时的相变特点217 5.1.3感应器221 5.1.4感应淬火工艺235 5.1.5超高频脉冲和大功率脉冲感应 淬火249 5.1.6感应淬火件的回火251 5.1.7感应淬火常见的质量问题及 返修251 5.2火焰淬火252 5.2.1火焰加热方法252 5.2.2火焰喷嘴和燃料气253 5.2.3火焰淬火工艺规范257 5.3激光、电子束热处理260 5.3.1激光热处理的特点260 5.3.2电子束热处理的特点262 5.3.3表面相变硬化262 5.3.4表面熔化快速凝固硬化271 5.3.5表面合金化和熔覆274 5.3.6激光热处理设备276 5.4其他表面热处理方式278 5.4.1接触电阻加热表面淬火278 5.4.2电解液加热表面淬火279 5.4.3浴炉加热表面淬火279 参考文献280 第6章化学热处理281 6.1钢的渗碳282 6.1.1渗碳原理282 6.1.2渗碳方法284 6.1.3渗碳用钢及渗碳后的热处理296 6.1.4渗碳层的组织和性能298 6.1.5渗碳件质量检查、常见缺陷及 防止措施300 6.2钢的碳氮共渗301 6.2.1概述301 6.2.2气体碳氮共渗302 6.2.3其他碳氮共渗方法304 6.2.4碳氮共渗用钢及共渗后的 热处理305 6.2.5碳氮共渗层的组织和性能308 6.2.6碳氮共渗工件质量检查与常见 缺陷及防止措施309 6.3渗氮及以氮为主的共渗310 6.3.1渗氮310 6.3.2氮碳共渗326 6.3.3氧氮共渗331 6.3.4硫氮共渗331 6.3.5硫氮碳共渗333 6.4渗金属及碳氮之外的非金属334 6.4.1渗硼334 6.4.2渗铝337 6.4.3渗锌340 6.4.4渗铬342 6.4.5熔盐碳化物覆层工艺345 6.4.6渗硫347 6.4.7渗硅、钛、铌、钒、锰347 6.4.8多元共渗与复合渗347 6.5离子化学热处理352 6.5.1离子化学热处理基础352 6.5.2离子渗氮355 6.5.3离子氮碳共渗364 6.5.4离子渗碳及碳氮共渗366 6.5.5离子渗硫及含硫介质的多元 共渗368 6.5.6离子渗硼371 6.5.7离子渗金属372 6.6气相沉积与离子注入技术373 6.6.1气相沉积技术373 6.6.2离子注入技术388 参考文献395 第7章形变热处理396 7.1概述396 7.2低温形变热处理398 7.2.1低温形变热处理工艺398 7.2.2钢低温形变热处理的组织变化401 7.2.3钢低温形变热处理后的力学 性能403 7.2.4其他低温形变热处理409 7.3高温形变热处理415 7.3.1高温形变热处理工艺415 7.3.2钢高温形变淬火的组织变化418 7.3.3钢高温形变热处理后的力学 性能420 7.3.4钢的锻热淬火426 7.3.5控制轧制429 7.3.6非调质钢431 7.4表面形变热处理431 7.4.1表面高温形变淬火431 7.4.2预冷形变表面形变热处理433 7.4.3表面形变时效434 7.5形变化学热处理434 7.5.1形变对扩散过程的影响434 7.5.2钢件化学热处理后的冷形变435 7.5.3钢件化学热处理后的表面高温 形变淬火436 7.5.4钢件晶粒多边化处理后的化学热 处理436 参考文献437 第8章非铁金属的热处理438 8.1铜及铜合金的热处理438 8.1.1铜及铜合金的性能及用途438 8.1.2铜及铜合金的热处理概述448 8.1.3黄铜的热处理449 8.1.4青铜的热处理451 8.1.5白铜及其热处理458 8.2铝及铝合金的热处理460 8.2.1纯铝的特性460 8.2.2铝合金的分类461 8.2.3变形铝合金461 8.2.4铸造铝合金465 8.2.5变形铝合金的退火465 8.2.6变形铝合金的固溶处理与时效470 8.2.7其他热处理479 8.2.8变形铝合金加工及热处理状态 代号482 8.2.9铸造铝合金的热处理485 8.2.10铝合金的热处理缺陷487 8.3镁合金的热处理490 8.3.1镁及镁合金490 8.3.2镁合金热处理的主要类别493 8.3.3热处理设备和操作496 8.3.4热处理缺陷及防止方法496 8.3.5镁合金热处理安全技术497 8.4钛及钛合金的热处理497 8.4.1钛合金中的合金元素499 8.4.2工业纯钛及钛合金的分类499 8.4.3钛合金中的不平衡相变504 8.4.4钛合金的热处理510 8.4.5影响钛合金热处理质量的因素515 8.5高温合金的热处理515 8.5.1高温合金的分类和牌号表示法515 8.5.2高温合金中的合金化元素及其 作用516 8.5.3高温合金强化机制简介516 8.5.4高温合金的热处理517 8.6贵金属及其合金的热处理526 8.6.1贵金属及其合金的应用范围526 8.6.2贵金属基合金的热处理538 参考文献546 第9章铁基粉末冶金件及硬质合金的 热处理547 9.1概论547 9.1.1粉末冶金的应用范围547 9.1.2粉末冶金方法547 9.1.3粉末冶金材料的分类547 9.2铁基粉末冶金件及其热处理552 9.2.1铁基粉末冶金材料的分类553 9.2.2铁基粉末冶金材料的标记方法553 9.2.3铁基粉末冶金件的制造工艺 流程553 9.2.4粉末冶金用铁和铁合金粉末553 9.2.5烧结铁、钢粉末冶金件的性能556 9.2.6提高铁基粉末冶金件性能的 方法556 9.2.7铁基粉末冶金件的应用558 9.2.8铁基粉末冶金件的热处理560 9.2.9国外铁基粉末冶金件的牌号、成分 和性能575 9.3钢结硬质合金及其热处理582 9.3.1钢结硬质合金的特点、牌号、性能 和用途582 9.3.2钢结硬质合金的热处理584 9.3.3钢结硬质合金的组织与性能586 9.4粉末高速钢及其热处理591 9.4.1粉末高速钢类别和性能591 9.4.2热等静压和热挤压粉末高速钢592 9.5硬质合金及其热处理593 9.5.1硬质合金的分类和用途593 9.5.2影响硬质合金性能的因素594 9.5.3硬质合金的牌号、性能和用途595 9.5.4硬质合金的热处理597 9.5.5国外硬质合金牌号、性能及 用途599 参考文献601 第10章功能合金的热处理602 10.1电性合金及其热处理602 10.1.1金属的导电性602 10.1.2导电合金605 10.1.3电阻合金621 10.2磁性合金的热处理633 10.2.1金属磁性的物理基础633 10.2.2软磁合金的热处理636 10.2.3永磁合金的热处理649 10.3膨胀合金的热处理667 10.3.1金属的热膨胀特性667 10.3.2低膨胀合金的热处理669 10.3.3铁磁性定膨胀合金的热处理676 10.3.4无磁性定膨胀合金的热处理684 10.3.5高膨胀合金的热处理688 10.4弹性合金的热处理691 10.4.1金属的弹性性能691 10.4.2高弹性合金的热处理694 10.4.3恒弹性合金的热处理716 10.5形状记忆合金及其定形热处理724 10.5.1超弹性和形状记忆效应725 10.5.2钛镍形状记忆合金729 10.5.3铜基形状记忆合金739 10.5.4形状记忆合金的应用747 参考文献754 第11章其他热处理技术755 11.1磁场热处理755 11.1.1磁场对材料固态相变的影响755 11.1.2磁场热处理对材料性能的影响及 应用757 11.1.3磁场淬火设备及存在的问题759 11.2强烈淬火759 11.2.1强烈淬火原理759 11.2.2强烈淬火对钢组织性能的影响及 其应用761 11.2.3强烈淬火设备762 11.3微弧氧化763 11.3.1微弧氧化的发展过程763 11.3.2微弧氧化基本原理763 11.3.3微弧氧化工艺及其装置765 11.3.4微弧氧化的应用实例765 参考文献769第1章绪论1 1.1热处理设备分类1 1.1.1热处理主要设备1 1.1.2热处理辅助设备1 1.2热处理炉的分类、特性和编号2 1.2.1热处理炉的分类2 1.2.2热处理炉的主要特性2 1.2.3热处理炉的编号3 1.3加热装置的类别和特性4 1.3.1感应加热装置4 1.3.2火焰加热装置4 1.3.3接触电阻加热装置5 1.3.4直接电阻加热装置5 1.3.5电解液加热装置5 1.3.6等离子加热装置5 1.3.7激光加热装置5 1.3.8电子束加热装置5 1.4气相沉积装置的类别和特性5 1.4.1气相沉积装置5 1.4.2离子束装置5 1.5热处理设备的技术经济指标6 1.6热处理设备设计的一般程序和基本 要求7 1.6.1设计的初始资料7 1.6.2热处理设备设计的基本内容和 步骤7 1.7热处理电热设备设计的一般要求8 1.7.1电热设备设计通用性技术要求8 1.7.2电阻炉的设计要求9 第2章热处理设备常用材料及基础 构件10 2.1耐火材料10 2.1.1耐火材料的主要性能10 2.1.2常用的耐火制品10 2.1.3不定形耐火材料23 2.1.4耐火纤维30 2.2隔热材料32 2.2.1硅藻土及其制品32 2.2.2石棉制品32 2.2.3矿渣棉及其制品33 2.2.4蛭石及其制品34 2.2.5岩棉制品34 2.2.6膨胀珍珠岩制品34 2.2.7硅酸钙绝热板34 2.2.8纳米绝热材料35 2.3耐热金属材料36 2.3.1耐热钢36 2.3.2耐热铸钢及合金43 2.3.3耐热铸铁45 2.4电热材料及基础构件46 2.4.1金属电热元件46 2.4.2非金属电热元件59 2.4.3红外电热元件77 2.4.4管状电热元件79 2.4.5辐射管82 2.5常用设备和仪表86 2.5.1通风机86 2.5.2泵106 2.5.3真空泵108 2.5.4阀门120 2.5.5真空阀122 2.5.6流速、流量计127 2.5.7压力测量仪表127 参考文献130 第3章热处理电阻炉131 3.1热处理电阻炉选择与设计内容131 3.2热处理电阻炉炉体结构131 3.2.1炉架和炉壳131 3.2.2炉衬131 3.2.3炉口装置133 3.3热处理电阻炉功率计算134 3.3.1间歇式炉功率计算134 3.3.2连续式热处理炉的功率计算138 3.4普通间歇式箱式电阻炉138 3.4.1炉型种类及用途138 3.4.2炉子结构及特性139 3.5台车炉140 3.5.1炉型种类及用途140 3.5.2炉子结构140 3.6RJ系列自然对流井式电阻炉141 3.6.1炉型种类及用途141 3.6.2炉子结构及特性141 3.7强迫对流箱式电阻炉143 3.7.1炉型种类及用途143 3.7.2炉子结构及特性147 3.7.3气体流量计算147 3.8强迫对流井式电阻炉148 3.8.1炉型种类及用途148 3.8.2炉子结构及特性148 3.9井式渗碳炉和渗氮炉149 3.9.1炉型种类及用途149 3.9.2炉子结构及特性151 3.10罩式炉153 3.10.1炉型种类及用途153 3.10.2炉子结构及特性153 3.10.3罩式炉功率分配155 3.11密封箱式炉155 3.11.1炉型种类及用途155 3.11.2炉子结构及特性158 3.11.3密封箱式炉生产线160 3.11.4炉内导轨161 3.12转筒式炉161 3.12.1转筒式炉的特点及用途161 3.12.2转筒式炉的结构162 3.13推杆式连续热处理炉及其生产线162 3.13.1推杆式炉的特点及用途162 3.13.2推杆式渗碳炉及其生产线162 3.13.3推杆式渗氮炉及其生产线164 3.13.4推杆式普通热处理炉166 3.13.5推杆式炉的结构166 3.13.6三室推杆式气体渗碳炉168 3.14输送带式炉及其生产线170 3.14.1输送带式炉的特点及用途170 3.14.2DM型网带式炉170 3.14.3TCN型网带式炉171 3.14.4无罐输送带式炉171 3.14.5网带式炉的基本结构172 3.14.6链板式炉173 3.15振底式炉174 3.15.1振底式炉的特点及用途174 3.15.2气动振底式炉174 3.15.3机械式振底炉177 3.15.4电磁振底炉178 3.16辊底式炉180 3.16.1辊底式炉的特点及用途180 3.16.2炉型结构180 3.16.3辊子181 3.16.4辊底式炉炉膛结构182 3.17转底式炉183 3.17.1转底式炉的特点及用途183 3.17.2炉型结构183 3.17.3转底式炉的主要结构组成184 3.18滚筒式(鼓形)炉186 3.18.1滚筒式炉的特点及用途186 3.18.2滚筒式炉结构186 3.19步进式和摆动步进式炉187 3.19.1步进式炉的特点及用途187 3.19.2摆动步进式炉及生产线187 3.20牵引式炉188 3.20.1牵引式炉的特点及用途188 3.20.2钢丝固溶处理、淬火炉及 生产线188 3.20.3牵引式钢丝等温淬火炉及 生产线188 3.20.4双金属锯带热处理生产线189 参考文献190 第4章热处理浴炉及流态粒子炉192 4.1浴炉的特点和种类192 4.1.1浴炉的特点192 4.1.2按浴液分类的浴炉192 4.1.3按加热方式分类的浴炉192 4.1.4浴炉的品种代号193 4.1.5浴炉的热工性能193 4.2低温浴炉194 4.2.1结构形式194 4.2.2浴液需要量194 4.2.3浴槽194 4.2.4浴炉功率计算195 4.2.5加热装置196 4.2.6浴剂搅拌197 4.2.7浴剂冷却197 4.2.8浴槽的清理197 4.2.9硝盐浴炉安全防护197 4.2.10低温浴炉示例197 4.3外部电加热中温浴炉198 4.3.1结构形式198 4.3.2浴槽198 4.3.3炉子功率198 4.3.4加热装置199 4.3.5炉型示例199 4.4燃料加热中温浴炉200 4.4.1结构形式200 4.4.2燃烧装置200 4.4.3炉子功率200 4.4.4燃料加热浴炉示例201 4.5插入式电极盐浴炉201 4.5.1结构形式201 4.5.2浴槽202 4.5.3电极盐浴炉的功率203 4.5.4插入式电极布置203 4.5.5电极材料及结构204 4.5.6电极设计参数205 4.6埋入式电极盐浴炉205 4.6.1结构形式205 4.6.2埋入式电极盐浴炉炉膛尺寸 (浴槽内尺寸)205 4.6.3埋入式电极盐浴炉浴槽结构205 4.6.4埋入式电极盐浴炉钢板槽206 4.6.5埋入式电极盐浴炉的功率206 4.6.6埋入式盐浴炉的电极形式和 布置207 4.6.7电极冷却装置209 4.6.8电极盐浴炉示例209 4.6.9电极盐浴炉的启动211 4.6.10盐浴炉的变压器212 4.6.11电极盐浴炉汇流板214 4.7盐浴炉排烟装置215 4.8盐浴炉设备机械化与自动化215 4.8.1盐浴炉用的工件运送机构215 4.8.2回转式盐浴炉生产线216 4.9浴炉的使用、维修及安全操作217 4.10流态粒子炉217 4.10.1流态粒子炉技术性能217 4.10.2流态粒子炉工作原理219 4.10.3流态粒子炉的基本类型221 4.10.4流态粒子炉的应用225 参考文献226 第5章真空与等离子热处理炉227 5.1真空热处理炉227 5.1.1真空热处理炉的基本类型227 5.1.2真空热处理炉的结构与设计230 5.1.3真空系统239 5.1.4真空测量与供气242 5.1.5真空热处理炉的性能考核与使用 维修247 5.1.6真空热处理炉实例249 5.2等离子热处理炉271 5.2.1等离子热处理炉的基本类型271 5.2.2等离子热处理炉的主要构件272 5.2.3等离子热处理炉的电源及控制 系统276 5.2.4等离子热处理炉实例283 5.2.5等离子热处理炉的性能考核与使用 维修289 参考文献293 第6章热处理燃料炉294 6.1燃料炉概述294 6.1.1常用燃料炉分类294 6.1.2燃料炉炉型选择294 6.2炉用燃料及燃烧计算296 6.2.1燃料分类296 6.2.2燃料燃烧计算304 6.2.3燃料换算305 6.3燃料炉设计与计算307 6.3.1常用燃料炉设计307 6.3.2燃料消耗量计算326 6.3.3炉架设计与计算327 6.3.4炉衬设计330 6.4燃料炉附属设备338 6.4.1燃烧装置338 6.4.2预热器350 6.4.3管道设计355 6.4.4炉用机械360 6.5排烟系统370 6.5.1烟道布置及设计要求370 6.5.2烟道阻力计算371 6.5.3烟囱设计376 6.6燃料炉的运行377 6.6.1烘炉377 6.6.2燃料炉操作规程378 6.6.3燃料炉的调节379 参考文献381 第7章热处理感应加热及火焰加热 装置382 7.1感应加热电源382 7.1.1概况382 7.1.2晶闸管(SCR)中频感应加热 电源383 7.1.3MOSFET和IGBT固态感应加热 电源391 7.1.4真空管(电子管)高频感应加热 电源401 7.1.5工频感应加热装置406 7.2感应淬火机床410 7.2.1感应淬火机床分类410 7.2.2感应淬火机床的基本结构410 7.2.3感应淬火机床的选择要求412 7.2.4感应淬火机床中常用的机械、 电气部件412 7.2.5感应淬火机床常用的数控系统413 7.2.6感应淬火机床实例413 7.3火焰表面加热装置430 7.3.1乙炔430 7.3.2气瓶与管道434 7.3.3火焰加热用工具与阀类436 7.3.4火焰淬火机床441 参考文献443 第8章表面改性热处理设备445 8.1激光表面热处理装置445 8.1.1激光表面热处理装置的构成445 8.1.2激光热处理装置实例452 8.1.3激光加工的安全防护措施453 8.2电子束表面改性装置454 8.2.1电子束表面改性装置的进展454 8.2.2电子束热处理装置组成456 8.3气相沉积装置460 8.3.1化学气相沉积装置460 8.3.2等离子体辅助化学气相沉积 装置462 8.3.3等离子体增强化学气相沉积463 8.3.4物理气相沉积465 8.3.5沉积金刚石薄膜的技术474 参考文献474 第9章热处理冷却设备476 9.1淬火冷却设备的作用与要求476 9.2淬火冷却设备的分类476 9.2.1按冷却工艺方法分类476 9.2.2按介质分类476 9.3浸液式淬火冷却设备（淬火槽） 设计477 9.3.1设计准则477 9.3.2淬火冷却介质需要量计算477 9.3.3淬火槽的搅拌478 9.4几种常见淬火槽的结构形式486 9.4.1普通型间歇作业淬火槽486 9.4.2深井式或大直径淬火槽487 9.4.3连续作业淬火槽488 9.4.4可相对移动的淬火槽490 9.5淬火冷却介质的加热490 9.6淬火冷却介质的冷却490 9.6.1冷却方法490 9.6.2冷却系统的设计492 9.7淬火槽输送机械495 9.7.1淬火槽输送机械的作用495 9.7.2间歇作业淬火槽提升机械495 9.7.3连续作业淬火槽输送机械496 9.7.4升降、转位式淬火机械497 9.8去除淬火槽氧化皮的装置499 9.9淬火槽排烟装置与烟气净化499 9.9.1排烟装置499 9.9.2油烟净化装置500 9.10淬火冷却过程的控制装置501 9.10.1淬火冷却过程的控制参数501 9.10.2淬火槽的控制装置501 9.11淬火槽冷却能力的测定504 9.11.1动态下淬火冷却介质冷却曲线的 测定504 9.11.2淬火槽冷却能力的连续监测505 9.12淬火油槽的防火506 9.12.1淬火油槽发生火灾的原因506 9.12.2预防火灾的措施506 9.13淬火压床和淬火机507 9.13.1淬火压床和淬火机的作用507 9.13.2轴类淬火机507 9.13.3大型环状零件淬火机507 9.13.4齿轮淬火压床507 9.13.5板件淬火压床509 9.13.6钢板弹簧淬火机509 9.14喷射式淬火冷却装置510 9.14.1喷液淬火冷却装置510 9.14.2气体淬火冷却装置512 9.14.3喷雾淬火冷却装置512 9.15冷处理设备513 9.15.1制冷原理513 9.15.2制冷剂513 9.15.3常用冷处理装置513 9.15.4低温低压箱冷处理装置514 9.15.5深冷处理设备514 9.15.6冷处理负荷和安全要求516 参考文献516 第10章热处理辅助设备517 10.1可控气氛发生装置517 10.1.1吸热式气氛发生装置517 10.1.2放热式气氛发生装置526 10.1.3工业氮制备装置532 10.1.4其他气氛发生装置538 10.1.5气体净化装置544 10.1.6可控气氛经济指标对比550 10.2清洗设备551 10.2.1一般清洗机551 10.2.2超声波清洗设备554 10.2.3脱脂炉清洗设备555 10.2.4真空清洗设备557 10.2.5环保溶剂型真空清洗机558 10.3清理及强化设备560 10.3.1机械式抛丸设备560 10.3.2抛丸强化设备565 10.3.3喷丸及喷砂设备567 10.3.4液体喷砂清理设备567 10.4矫直(校直)设备569 10.5起重运输设备574 10.6热处理夹具574 10.6.1热处理夹具设计要求574 10.6.2热处理夹具设计实例574 10.6.3热处理夹具材料577 参考文献585 第11章热处理生产过程控制586 11.1热处理生产过程控制系统586 11.1.1热处理生产自动控制装置的基本 组成586 11.1.2热处理生产过程控制的结构586 11.2温度控制587 11.2.1温度传感器587 11.2.2温度显示与调节仪表599 11.2.3温度控制执行器605 11.2.4热处理温度控制方法615 11.3热处理气氛控制623 11.3.1热处理气氛控制系统特点623 11.3.2气氛传感器625 11.3.3气氛调节控制仪630 11.3.4气氛控制执行器631 11.3.5渗碳工艺过程控制631 11.3.6渗氮工艺过程控制637 11.4热处理过程真空控制639 11.4.1热处理真空度的选择639 11.4.2真空泵639 11.5冷却过程控制642 11.5.1新型设备控制系统的设计要求643 11.5.2控制系统的结构组成与功能 实现644 11.5.3控制软件与功能实现645 11.5.4智能控制系统的特点646 11.6热处理生产过程控制647 11.6.1热处理生产过程控制设备647 11.6.2热处理生产过程控制的结构650 11.6.3热处理生产过程控制系统发展650 11.7虚拟仪器技术在热处理过程控制中的 应用652 11.8生产线控制示例——密封箱式渗碳炉 生产线控制653 参考文献655 第12章热处理工艺材料657 12.1热处理原料气体657 12.1.1氢气657 12.1.2氮气657 12.1.3氨气（液氨）657 12.1.4丙烷658 12.1.5丁烷658 12.1.6天然气658 12.1.7液化石油气658 12.2热处理盐浴用盐658 12.2.1盐浴用原料盐658 12.2.2热处理盐浴成分及用途659 12.2.3盐浴校正剂660 12.3化学热处理渗剂661 12.3.1渗碳剂661 12.3.2碳氮共渗剂663 12.3.3渗氮剂664 12.3.4氮碳共渗剂665 12.3.5渗硫剂666 12.3.6硫氮共渗及硫氮碳共渗剂667 12.3.7QPQ复合处理工艺用盐667 12.3.8渗硅剂668 12.3.9渗锌剂669 12.3.10渗铝剂670 12.3.11渗硼剂671 12.3.12渗铬剂672 12.3.13渗钒剂675 12.3.14渗钛剂675 12.3.15二元及多元金属共渗剂676 12.3.16TD超硬覆层处理剂676 12.4热处理涂料678 12.4.1热处理保护涂料678 12.4.2化学热处理防渗涂料679 12.5淬火冷却介质681 12.5.1水及盐溶液681 12.5.2淬火油682 12.5.3聚合物淬火液685 12.5.4淬火冷却介质的选择692 12.5.5淬火冷却介质使用常见问题及 原因693 参考文献694 第13章热处理节能与环境保护696 13.1热处理节能的几个基本因素696 13.1.1能源利用率与能耗696 13.1.2热效率与加热次数697 13.1.3设备负荷率与设备利用率698 13.1.4生产率与产品质量698 13.2热处理节能技术导则698 13.2.1加热设备节能技术指标698 13.2.2热处理设备节能技术措施698 13.2.3热处理节能的工艺措施699 13.2.4热处理节能的主要环节699 13.2.5能源管理和合理利用699 13.3热处理节能的基本策略699 13.3.1处理时间最小化700 13.3.2能源转化过程最短化700 13.3.3能源利用效率最佳化700 13.3.4余热利用最大化700 13.4热处理节能的基本途径700 13.4.1热处理能源浪费的主要原因700 13.4.2热处理节能的基本思路和途径700 13.5热处理能源及加热方式节能701 13.5.1热处理能源701 13.5.2热处理加热方式与能耗701 13.6热处理工艺与节能704 13.6.1工艺设计节能704 13.6.2常规热处理工艺节能704 13.6.3热处理新工艺和特殊工艺节能705 13.7材料与节能710 13.8热处理设备节能711 13.8.1热处理炉型选择与节能711 13.8.2电阻炉的节能712 13.8.3燃料炉的节能712 13.9热处理的余热利用715 13.9.1采用烟气预热助燃空气715 13.9.2铸造、热轧、锻造等工序与 热处理有机结合715 13.9.3生产线热能综合利用716 13.9.4废气通过预热带预热工件716 13.10热处理工辅具的节能717 13.10.1工辅具能耗的产生717 13.10.2减少工辅具能耗的措施717 13.11热处理控制节能718 13.11.1电阻炉温度控制节能719 13.11.2燃料炉燃烧控制节能719 13.11.3计算机及智能控制节能720 13.12热处理专业化节能721 13.12.1热处理生产的专业化721 13.12.2热处理厂家的专业化721 13.13生产管理节能721 13.13.1生产管理节能的基本任务721 13.13.2生产管理节能的基本措施721 13.14热处理生产的环境污染与危害722 13.14.1化学性有害因素对环境的影响722 13.14.2物理性有害因素对环境的影响724 13.14.3忽视生产安全的危害和影响724 13.15热处理生产的环境保护725 13.15.1调整能源结构725 13.15.2采用少无污染的生产工艺及 设备726 13.15.3废弃物综合利用726 13.16环境保护管理727 13.16.1环境保护法规727 13.16.2环境保护的相关标准727 13.16.3环境保护技术管理728 参考文献728 第14章热处理车间设计730 14.1工厂设计一般程序730 14.1.1设计阶段730 14.1.2初步设计730 14.1.3施工设计730 14.2热处理车间分类和特殊性730 14.2.1热处理车间分类730 14.2.2热处理车间生产的特殊性731 14.3热处理车间生产任务和生产纲领731 14.4车间工作制度及年时基数731 14.4.1工作制度731 14.4.2年时基数732 14.5工艺设计732 14.5.1工艺设计的基本原则732 14.5.2工艺设计的内容732 14.5.3零件技术要求的分析732 14.5.4零件加工路线和热处理工序的 设置733 14.5.5热处理工艺方案的制订733 14.5.6热处理工序生产纲领的计算733 14.6热处理设备的选型与计算733 14.6.1热处理设备选型的依据733 14.6.2热处理设备选型的原则734 14.6.3热处理设备的选型734 14.6.4设备需要量的计算737 14.7车间位置与设备平面布置737 14.7.1总平面布置737 14.7.2车间平面布置738 14.7.3热处理车间面积739 14.8热处理车间建筑物与构筑物745 14.8.1对建筑物的要求745 14.8.2厂房建筑参数746 14.9车间公用动力和辅助材料消耗量747 14.9.1电气747 14.9.2燃料消耗量计算748 14.9.3压缩空气消耗量计算748 14.9.4生产用水量计算749 14.9.5可控气氛原料消耗量计算750 14.9.6蒸汽消耗量计算751 14.9.7辅助材料消耗量计算751 14.10热处理车间的职业安全卫生与环境 保护751 14.10.1职业安全卫生751 14.10.2环境保护752 14.11节能与合理用能752 14.12热处理车间人员定额752 14.13热处理车间工艺投资及主要数据和 技术经济指标753 14.14需要说明的主要问题及建议755 参考文献755 第15章热处理炉设计基础资料表756 表15?1常用热工单位换算表756 表15?2金属材料的密度、比热容和 热导率757 表15?3常用金属不同温度的比热容759 表15?4保温、建筑及其他材料的密度和 热导率759 表15?5几种保温、耐火材料的热导率与 温度的关系760 表15?6常用材料的线胀系数760 表15?7常用材料的摩擦因数761 表15?8常用材料极限强度的近似关系761 表15?9某些物体间的滑动摩擦因数762 表15?10材料滚动摩擦因数762 表15?11某些物体间的滚动摩擦因数762 表15?12水的物理性质762 表15?13干空气的物理性质763 表15?141kg空气的湿体积和饱和水含量763 表15?15单一气体的密度764 表15?16单一气体的动力粘度764 表15?17单一气体的运动粘度765 表15?18单一气体的平均比热容765 表15?19单一气体的热导率766 表15?20单一气体的热扩散率766 表15?21单一气体的普兰特准数766 表15?22碳氢化合物气体的密度767 表15?23碳氢化合物气体的动力粘度和 运动粘度767 表15?24碳氢化合物气体的平均比热容767 表15?25焦炉煤气和碳氢化合物气体的 热导率和热扩散率768 表15?26碳氢化合物气体的普兰特准数768 表15?27高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的密度768 表15?28高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的动力粘度768 表15?29高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的运动粘度769 表15?30高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的实际比热容769 表15?31高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的平均比热容770 表15?32高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的热导率770 表15?33高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的热扩散率770 表15?34高炉煤气(G)、发生炉煤气(F) 和水煤气(B)的普兰特准数771 表15?35天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的密度771 表15?36天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的动力粘度772 表15?37天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的运动粘度772 表15?38天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的实际比热容773 表15?39天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的平均比热容773 表15?40天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的热导率774 表15?41天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的热扩散率775 表15?42天然气(T)，石油气(H)和丙、 丁烷气(TD)的普兰特准数775 表15?43可燃气的成分和燃烧性质776 表15?44工业用气体燃料的比热容776 表15?45辐射换热计算式777 表15?46常用材料的发射率(黑度)777 表15?47辐射遮蔽系数778 表15?48热处理炉的综合热交换778 表15?49炉壁外表面的综合传热系数778 表15?50高电阻电热合金丝电阻、面积、重量 换算表779 表15?51高电阻电热合金带电阻、面积、重量 换算表780 表15?52炉子功率与电热元件（0Gr25Al5） 计算参考数据782 表15?53热处理件加热时厚、薄件的极限 厚度783 表15?54局部阻力系数表783 表15?55台车炉牵引力和推拉料机推拉力 计算式787 表15?56炉衬材料图例788