热处理工艺

热处理工艺一般可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类：(1)整体热处理。

整体热处理是对工件整体加热，然后以适当速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。

对于钢铁，整体热处理有退火、正火、淬火和回火等四种。

退火是将工件加热到一定温度，保温一定时间，然后以要求的速度冷却。

退火的目的是为了使金属能进一步进行冷加工，改善加工性能和消除其内应力等。

正火是将工件加热到一定的温度后在空气中冷却。

正火的效果与退火相似，但能获得均匀组织，并有较好的韧性和承受机械负荷的能力。

淬火是将工件加热保温后，在水、油或其他无机盐、有机聚合物水溶液介质中快速冷却。

淬火后可以提高工件的硬度，但往往应力过高，以致不能使用。

为了增加其韧性，再将工件进行回火。

回火是将淬火后的工件在高于室温，而低于转变温度区的温度下进行一定时间的保温，然后以适当的速度冷却。

随着加热温度和冷却方式的不同，退火、正火、淬火和回火又可演变出不同热处理工艺，如调质处理、时效处理、形变处理和真空热处理等。

(2)表面热处理。

表面热处理是加热工件表层以改变其表层力学性能的工艺方法。

表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理。

常用氧一乙炔或氧一丙烷等火焰、感应电流和激光等作为热源。

(3)化学热处理。

也称表面硬化处理，它是改变金属表面的化学成分、组织和性能的工艺方法。

这种方法是将工件放人含碳、氮或其他合金元素的介质中加热，保温较长时间，从而使工件表面增加碳、氮、氰，或其他元素的含量。

通过化学热处理，可使金属表面变硬，但内芯可保持相当的韧性。

主要危害工件的正火、退火、淬火、渗碳等热处理工序都是在高温下进行的，而且要用品种繁多的辅助材料，如酸、碱、金属盐、硝盐及氰盐等。

这些辅料都是具有强烈的腐蚀性和毒性的物质，有的是易燃、易爆，有的在热处理过程中的高温和化学反应作用下产生有毒、有害的气体，造成了大气、水质的污染和恶化了热处理车间的劳动环境。

热处理车间的主要危害有：(1)有毒物、有害气体和粉尘危害。

氯化钡作加热介质，温度可达1 300℃，氯化钡大量蒸发；氮化工艺过程中有大量氨气排放；在渗碳、氰化等工艺过程中使用氰化盐；盐浴炉中熔融的硝盐与工件的油污作用，产生有毒的氮氧化合物；气体软氮化时，甲醇与氨在炉中作用后产生氰酸根等；熔铅炉产生的铅烟气和氰化钠盐池产生的氰化物的毒性都很大。

(2)易发生火灾或爆炸。

热处理过程中经常使用的甲醇、乙醇、丙烷、丁烷、丙酮以及柴油、汽油都是易燃易爆物。

尤其选择油作为淬火介质时，在工件未曾全部浸没在油中时，易发生油槽起火现象。

(3)烫伤。

盐炉的加热介质都是氯化钡、氯化钠、氯化钾等熔融的金属盐。

淬火过程中遇到有工件或工具潮湿、沾有水滴时，则会使熔盐崩溅而造成烫伤事故。

(4)跌伤及碰伤。

热处理车间因油多、水多，地面较滑又要往返运送大量工件，所以容易造成跌伤和碰伤。

(5)热辐射及光辐射。

一些热处理工艺温度高达900～1 200℃，炉前操作工人，必然受到高温的热辐射。

当炉温超过1 000℃时，发热体同时有强烈的光辐射，会伤害人的眼睛。

(6)触电。

热处理车间用电量很大，各种炉子多是电加热，各种水泵、油泵、风机等都是电驱动，电气设备也比较多，所以稍有不慎或违章操作时，就有发生触电的危险。

安全要求热处理生产过程中，存在如此众多的危险因素和有害因素，因此必须认真研究，采取有效的安全技术措施。

(1)对工作场所布置的安全要求1)安装一般箱式热处理炉的车间，主要通道留在中间，宽度不小于2～3m；安装有大型设备的车间，通道宽度应不小于3～4m。

2)一般情况下，小型炉之间的间距为0．8～1．2m；中型炉为1．2～1．5m；大型炉为1．5～1．8m。

加热炉与淬火槽之间的距离一般为1．5～1．8m。

3)为防止火灾，贮油槽一般应设置在车间外面的地下室或地坑内。

贮油容量在1．5m3以下时才允许考虑设在车间内，但它与加热炉距离不得小于1．5m。

4)高频、中频感应淬火机房应单独设置，并远离油烟、灰尘和震动较大的地方。

5)氰化间、喷砂间等有毒、有害的设备，应隔离布置并设防护装置。

(2)对工艺设备和操作人员的安全要求1)电炉各种电阻炉在使用前需检查其电源接头和电源线的绝缘是否良好，要经常检查启闭炉门自动断电装置是否良好，以及配电柜上的红绿灯工作是否正常。

炉内要经常保持清洁，工作完毕炉温下降至室温时，应将炉内的氧化皮扫出。

并要定期检查和清除落在炉底电阻丝旁的氧化皮。

严禁把湿工件装入炉内加热，以免激碎炉墙的耐火砖。

装炉时注意工件不要碰着电阻丝，以免加热时发生短路，烧断电阻丝和烧坏工件。

2)油炉油炉的油管和空气管不得漏油、漏气，炉底不得存有重油。

如发现油炉工作不正常时，必须立即停止燃烧。

燃烧时不要站在炉口，以免火焰灼伤身体。

如果突然停止输送空气，就应迅速关闭重油输送管。

为了保证操作安全，在打开重油喷嘴时，应该先放出蒸气或压缩空气，然后再放出重油。

关闭喷嘴时，则应先关闭重油的输送管，然后再关闭蒸气或压缩空气的输送管。

3)煤气炉点火前先开动鼓风机，打开炉门和风门进行吹炉，待炉内煤气吹尽后，再关上风门。

若需人工点火，应使固定在长铁杆上的火把送到喷嘴口进行。

但人必须要站在喷嘴的侧面，以免火焰喷出伤人。

点火时，先供给少量煤气，当煤气点燃后再逐渐增加供给量，直到火焰稳定时为止。

空气量逐渐增加，直到煤气达到完全燃烧时为止。

煤气炉在每次停止工作时，都应先关煤气后关风门，再关煤气总开关，最后关上鼓风机。

4)可控气氛炉可控气氛炉所使用的液化气体是压缩成液体状态贮存于气瓶内的，气瓶的环境温度不得超过45℃。

液化气是易燃气体，在使用时必须保证管路的气密性，以防发生火灾和冻伤事故。

由于无氧化加热的吸热式气氛中CO的含量较高，因此使用时要特别注意保证室内通风良好，并经常检查管路的密封性。

当炉温低于760℃或可燃气体与空气达到一定的混合比时就有爆炸的可能，为此在通气启动与停炉时更应注意安全操作。

最可靠的办法是在通气及停炉前，用惰性气体及非可燃气体(N2及CO2等)吹扫炉膛及炉前室。

5)盐浴炉操作盐浴炉时应注意：在电极式盐浴炉的电极上不得放置工件、工具等任何金属物品，以免变压器发生短路；工件落入炉中后应随时捞出；工作前应检查通风机的运转和排气管道是否畅通，同时应检查坩埚内熔盐液面的高低，液面一般不能超过坩埚容积的3／4；电极式盐浴炉在工作过程中会有很多氧化皮沉积在炉膛底部，这些具有导电性的物质必须定期清除。

盐浴炉加热时，若水分进入盐浴中会引起熔盐飞溅或爆炸事故。

因此必须防止水分进入盐浴炉中。

盐浴炉上使用的一些工具以及需要加热的工件，在放入盐浴之前应进行烘干。

向盐液中添加新盐时，同样要预先烘干，然后再慢慢加入，不能一下全部倒进去。

使用硝盐炉时，应注意硝盐超过一定温度会发生着火和爆炸事故。

因此，硝盐的温度应不超过允许的最高温度。

另外，应特别注意硝盐浴中不得混入木炭、木屑、炭黑、油和其他有机物质，以免硝盐与炭结合，形成爆炸性物质而引起爆炸事故。

使用氰化盐浴时，要特别注意防止中毒，氰化处理后的工件，必须经过中和处理，否则不得转到下道工序。

中和处理的方法是：先将氰化处理的工件和工具浸入10％硫酸亚铁水溶液中，再转入3％～5％碳酸钠水溶液中煮洗，其温度为80～100℃，然后再用热水或冷水冲洗干净。

无通气孔的空心工件，不允许在盐浴中加热，以免发生爆炸。

有盲孔的工件在盐浴中加热时，孔口不得朝下，以免气体膨胀将盐液溅出伤人。

管状工件淬火时，管口不应朝向自己或其他人。

6)感应加热炉，在进行高频、中频、工频等感应加热的操作时，应特别注意防止触电。

操作间的地板上应铺设胶皮垫，并注意防止冷却水洒漏在地板和其他地方。

由于高频设备的频率较高(30～500MHz)，会产生射频辐射作用，超过一定量之后会对人体产生不良影响，所以，对设备的辐射源，如高频变压器、耦合电容及感应器等，应采取屏蔽措施，防止高频电磁波外漏，保证工作环境的辐射强度控制在规定的范围之内(电场强度E≤20V／m；磁场强度H≤5A／m)。

7)淬火油槽在进行油中淬火操作时，应注意采取一些冷却措施，将淬火油槽的温度控制在80℃以下，在对大型工件进行油中淬火时，更应特别注意。

大型油槽应设置事故回油池。

为了保持油的清洁和防止火灾，油槽应装设槽盖。

8)钢的表面处理钢铁零件的表面除锈、钝化和磷化是最常见的表面处理工艺。

由于在处理过程中使用多种酸、碱及硝酸盐等腐蚀性很强的化学药品，并排放大量有害气体和含酸、含碱的废液，所以上述表面处理应单独设厂房或车间，设置通风设备，开设天窗，地面及下水道应用耐蚀、耐酸材料。

浓酸的稀释，必须将酸缓缓地加入水中，绝不准将水倒人浓酸中，防止配液不当引起溶液崩溅灼伤人体。

一旦崩溅到身上应立即用冷水清洗，并及时诊治。

除锈、钝化、磷化所排出的废水，应集中于废水池内，经化验、中和处理符合排放标准后，方可排放。

9)热处理车间操作人员必须熟悉热处理工艺规程和所使用的设备；在操作时，必须穿戴必要的防护用品，如工作服、手套、防护眼镜等并严格执行操作规程；热处理用的工具，应当有顺序地放置；不许使用残破的、不合适的工具；凡已经过热处理的工件，不要用手去摸，以免工件未冷而造成灼伤。