第二章--热处理设备常用材料-课二
金属学与热处理原理中的热处理设备与工具
金属学与热处理原理中的热处理设备与工具热处理设备与工具在金属学与热处理原理中扮演着至关重要的角色。
它们不仅能够影响金属材料的性能和质量，还能够提高生产效率。
本文将介绍几种常见的热处理设备与工具，包括炉子、淬火设备、回火设备以及检测工具等。
1. 炉子炉子是最基本的热处理设备之一。
它可以提供所需的温度和环境条件，用于对金属材料进行加热处理。
根据不同的需求，炉子可以分为多种类型，如电阻炉、燃气炉和电弧炉等。
炉子的设计通常考虑到保温性能、加热速度和热量控制等因素，以确保金属材料能够达到预定的温度和处理效果。
2. 淬火设备淬火是热处理过程中的一个重要步骤，它能够使金属材料迅速冷却并达到所需的硬度。
常见的淬火设备包括油淬器、水淬器和气体淬火设备等。
这些设备可以通过不同的介质来实现金属材料的快速冷却，并在不同的温度和压力条件下提供所需的淬火效果。
3. 回火设备回火是热处理过程中的另一个关键步骤，它通过加热处理过的金属材料，使其达到所需的硬度和韧性。
回火设备通常采用炉子或加热系统，并通过控制温度和时间来实现回火效果。
回火过程中的温度和时间将根据金属材料的类型和要求进行调整，以达到最佳的性能和质量。
4. 检测工具在金属学与热处理原理中，检测工具是不可或缺的。
它们可以帮助我们评估金属材料的性能和品质，并提供有关热处理过程的信息。
常用的检测工具包括显微镜、硬度计、金相分析仪等。
这些工具能够通过观察和测量金属材料的微观结构和机械性质，来判断热处理效果是否符合要求。
总结热处理设备与工具在金属学与热处理原理中起着至关重要的作用。
它们能够有效地改善金属材料的性能和质量，提高生产效率。
本文介绍了几种常见的热处理设备与工具，包括炉子、淬火设备、回火设备和检测工具等。
这些设备和工具的选择和使用将直接影响到热处理效果的好坏，因此在实际应用中应该根据具体要求进行选择，并进行合理的操作和控制。
通过合理使用热处理设备与工具，我们可以获得更高质量的金属材料，并满足不同领域的需求。
热处理设备.ppt
密封箱式多用炉生产线、真空热处理设备、 无人化感应加热设备等。
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§11.1 筑炉材料－概述
筑炉材料：耐火材料、保温材料、炉用金属材料 和一般建筑用材料。 一、对耐火材料的要求（耐火材料的性能） ➢ 耐火材料：用于各种高温设备中，承受高温和在高 温下所产生的物理、化学作用和机械磨损的材料。 ➢ 物理性能：体积密度、真比重、气孔率、透气性、 耐压强度、热膨胀性、导热性、导电性及热容量等。 ➢ 工作性能：耐火度、荷重软化点、高温下的化学稳 定性与体积稳定性、耐急冷急热性等。
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§11.1 筑炉材料－概述
2、高温结构强度－荷重软化点
荷重软化点：在固定的压力下（196kPa，轻 质材料为98kPa），耐火材料开始变形 （0.6%）及变形到一定程度（4%或40%） 时的温度，是评定耐火材料高温结构强度的 指标，主要取决于化学成分和体积密度。
耐火材料的实际使用最高温度必须低于其 荷重软化点。
➢ 教材：臧尔寿，热处理车间设备与设计，冶 金工业出版社，1995.5
➢ 徐祖耀，相变原理，科学出版社 ➢ 刘云旭，金属热处理原理，机械工业出版社 ➢ 胡光立，钢的热处理，西北工业大学出版社 ➢ 戚正风，金属热处理原理，机械工业出版社 ➢ 材料热处理学报
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绪论
热处理设备是实现热处理工艺的重要保证， 设计或选用先进又合理的热处理设备，充分 满足热处理工艺参数的要求，这是提高产品 质量的关键，而组建技术先进、设备效益好、 生产组织合理的热处理车间才能有效地提高 劳动生产效率和经济效益。
子冲击炉、流动粒子炉等
➢ 冷却设备(冷却室、淬火槽、淬火机等)
4
绪论
加热炉 5
金属学与热处理课后习题答案第二章
第二章纯金属的结晶2-1 a）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△Gk与其体积V之间关系式为△Gk=V△Gv/2b）当非均匀形核形成球冠状晶核时，其△Gk与V之间的关系如何？答：2-2 如果临界晶核是边长为a的正方体，试求出△Gk和a之间的关系。
为什么形成立方体晶核的△Gk比球形晶核要大。
答：2-3 为什么金属结晶时一定要由过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否会出现过热？为什么？答：金属结晶时需过冷的原因：如图所示，液态金属和固态金属的吉布斯自由能随温度的增高而降低，由于液态金属原子排列混乱程度比固态高，也就是熵值比固态高，所以液相自由能下降的比固态快。
当两线相交于Tm温度时，即Gs=Gl，表示固相和液相具有相同的稳定性，可以同时存在。
所以如果液态金属要结晶，必须在Tm温度以下某一温度Tn，才能使G s＜Gl，也就是在过冷的情况下才可自发地发生结晶。
把Tm-Tn的差值称为液态金属的过冷度影响过冷度的因素：金属材质不同，过冷度大小不同；金属纯度越高，则过冷度越大；当材质和纯度一定时，冷却速度越大，则过冷度越大，实际结晶温度越低。
固态金属熔化时是否会出现过热及原因：会。
原因：与液态金属结晶需要过冷的原因相似，只有在过热的情况下，Gl＜G s，固态金属才会发生自发地熔化。
2-4 试比较均匀形核和非均匀形核的异同点。
答：相同点：1、形核驱动力都是体积自由能的下降，形核阻力都是表面能的增加。
2、具有相同的临界形核半径。
3、所需形核功都等于所增加表面能的1/3。
不同点：1、非均匀形核的△Gk小于等于均匀形核的△Gk，随晶核与基体的润湿角的变化而变化。
2、非均匀形核所需要的临界过冷度小于等于均匀形核的临界过冷度。
3、两者对形核率的影响因素不同。
非均匀形核的形核率除了受过冷度和温度的影响，还受固态杂质结构、数量、形貌及其他一些物理因素的影响。
2-5 说明晶体生长形状与温度梯度的关系。
答：液相中的温度梯度分为：正温度梯度：指液相中的温度随至固液界面距离的增加而提高的温度分布情况。
热处理设备(PPT67页)
§14.1 感应加热概述
在感应器的导电管 之间，如多匝感应 器的匝与匝之间存 在邻近效应，感应 器与加热工件之间 也存在邻近效应， 在感应器的设计中 ，巧妙利用邻近效 应可提高感应器的 效率。
§14.1 感应加热概述
3、圆环效应 定义：当高频电流流过环形导体时，电流在导体
横截面上的分布将发生变化，此时电流仅仅集中 在圆环的内侧，这种现象叫圆环效应。 圆环的曲率半径越小，径向宽度越大，圆环效应 也越明显； 电流的频率越大，圆环效应也越显著。 圆环效应有利于感应器对外圆柱 零件的表面感应加热，但不利于 对工件内孔进行加热。
§14.1 感应加热概述
透入式加热较传导式加热有如下特点 电流透入深度大于淬硬层深度后，最大密度的 涡流流向内层，表层加热速度开始变慢，不易 过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表 面继续加热容易过热； 加热迅速，热损失小，热效率高； 热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压 应力提高。
一、感应加热的基本原理
感应加热的物理基础
❖将工件放在感应器中，当感应 器中通过交变电流时，在其内 部产生交变磁场，由交变磁场 激发的感应电势将在工件的表 面产生感应电流，这种电流又 称涡流。因为工件材料的电阻 很小，所以不大的感应电势便 造成强度很大的涡流，从而释 放出大量的焦耳热，使工件表 面层温度迅速升高。
§14.2 感应加热设备
§14.2 感应加热设备
四、感应加热设备的选择 电流透入深度δ：根据趋肤效应，工程上规定当Ix
降至I0的1/e（0.368，e = 2.718）处的电流深度称 为电流透入深度。 钢铁材料热态电流的透入深度比冷态电流透入
深度大几十倍，钢铁在800~900℃时 δ = 500/f1/2
§14.1 感应加热概述
热处理设备复习资料
绪论热处理设备，根据其在热处理生产过程中所完成的任务不同，通常分为加热设备、冷却设备、辅助设备和温度控制设备。
周期作业加热设备主要炉型有箱式电阻炉、井式电阻炉、周期式控制气氛炉、盐浴炉、感应加热装置等。
连续作业炉有推杆炉、输送带炉、滚动底式炉等。
热处理冷却设备主要包括各种淬火设备、缓冷设备和冷处理设备。
热处理车间常用的辅助设备由喷砂或喷丸机、机械滚筒、抛丸机、清洗机，各种酸洗槽、手动及机动校正机、起重运输设备等。
第一章传热理论热处理炉的主要任务是加热金属工件，完成热处理工艺过程、使工件能达到使用的技术要求，保证生产率，并且在热处理过程中具有低的散热损失、加热速度快、降低生产成本的能力。
热量传递有三种基本形式，即传导、对流和辐射。
热量直接由物体的一部分传至另一部分，或由一个物体传向另一个与它直接接触的物体，而无需宏观的质点移动的传热现象，叫做传导传热。
当流体（气体和液体）中存在温度差时，流体的各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式，称为对流。
具有一定温度的任意物体都会通过电磁波向外传递能量，这种能量传递的方式称之为辐射。
在传热过程中，物体或传热体系内温度在空间和时间上的分布情况称之为温度场。
如果物体各点温度不随时间变化，此时的温度场称为稳定态温度场。
热流密度（q）表示单位时间内通过单位面积所传递的热量、其单位为W/m2。
热流（Q）表示单位时间内通过一定传热面积A所传递的热量，其单位为W。
热流（q）表示单位时间内（时）通过单位面积（米2）所传递的热量，其单位为千卡/米2 •时。
热量（Q ）表示单位时间内通过传热面积为F米2所传递的热量，其单位为千卡/时。
傅里叶定律：在导热过程中，单位时间内通过单位面积截面所传导的热量（即热流密度），与该截面法线方向上的温度梯度成正比。
其数学表达式为：q二-入三，式中人一一热导率，W/（m・K）。
…1/17热导率也叫做导热系数，它代表物体导热能力的大小。
热处理设备培训课程
热处理设备培训课程一、课程概述热处理是一种通过加热和冷却金属材料来改变其物理和化学性质的工艺方法。
热处理设备是实施热处理工艺的关键设备之一。
为了帮助学习者全面了解热处理设备的原理、操作和维护，特开设本培训课程。
本课程将从热处理设备的基本原理入手，逐步深入介绍热处理设备的种类、操作技巧、常见问题及解决方法等内容。
通过学习本课程，学员将能够有效地运用热处理设备进行金属材料的热处理工艺。
二、课程大纲2.1 热处理设备基本概念•热处理的定义和重要性•热处理设备的分类和基本结构•热处理设备的工作原理2.2 热处理设备的种类和应用•炉窑类热处理设备–具有对流加热方式的炉窑–具有辐射加热方式的炉窑–具有辐射和对流加热方式的炉窑•盐浴类热处理设备–盐浴炉的原理和应用–盐浴炉的维护和安全操作注意事项•渗碳设备–渗碳设备的工作原理和应用–渗碳设备的操作技巧和故障排除2.3 热处理设备的操作技巧•热处理设备的启动和停机流程•控制参数的设置和调整•热处理过程中的注意事项•常见问题的分析和解决方法2.4 热处理设备的维护与保养•定期检查和维护热处理设备•润滑和清洁热处理设备•常见故障和维修方法三、学习目标通过本课程的学习，学员将能够：1.理解热处理的定义和重要性；2.掌握不同种类热处理设备的原理和应用；3.学习热处理设备的操作技巧和注意事项；4.掌握热处理设备的维护和保养方法。
四、教学方法本课程采用理论教学、案例分析和实际操作相结合的教学方法。
课程分为理论部分和实践部分，理论部分介绍各种热处理设备的原理和应用，并提供案例分析。
实践部分安排实际操作环节，让学员亲自操作热处理设备，提高操作技巧。
五、评估方式课程评估方式包括：1.课堂参与度：根据学员在课堂上的积极参与程度进行评估；2.理论考试：对学员理论知识进行考核；3.操作实验：对学员操作热处理设备的能力进行评估。
六、参考资料•《热处理技术手册》•《热处理设备操作与维护指南》•热处理设备制造商的相关技术文档以上为热处理设备培训课程的大纲，通过本课程的学习，学员将全面掌握热处理设备的原理、操作和维护等知识。
热处理设备PPT资料优选版
一、热处理设备分类（续）
（二）冷却设备
冷却设备：根据工艺的不同，冷却设备有缓冷设备、淬火设备和冷处理设备。
缓冷设备： 包括热处理炉极缓冷室（坑），用于退火冷却、正火冷却及渗碳后预冷。
淬火设备 为工件淬火提供足够冷却能力的设备。结构一般比较简单，主要为箱式或
圆形槽体。 冷处理设备
将淬火工件冷却到室温以下，促使钢中残留奥氏体转变为马氏体的一种工 艺。冷处理温度一般为-60～-120℃，最低接近-200°。
特点：这种炉子装炉量多，生产率高，装卸 料方便，炉内气流循环较好，应用广泛。其主要 缺点是工件不能分层布置，堆积过密的小型零件， 阻碍炉气循环，工件加热不均匀。
三、浴炉
定义：利用液体介质加热（或冷却）工件的一种热处理炉。 液体介质：盐浴炉、金属浴炉、碱浴炉、油浴炉。 工作温度：150-1300℃ 应用的工艺：淬火、正火、回火、局部加热、化学热处理、等温或分级淬火。
作液业体规 介程质：：作周盐用期浴作炉与业、用炉金、属途半浴连炉：续、使作碱业浴工炉炉件和、连油自续浴动作炉业。完炉成淬火过程的机械装置，能够使工件在压力下进行淬 冷一却、设 热火备处：理，根设以据备工分减艺类少的不工同件，冷的却变设备形有与缓冷弯设曲备、，淬广火设泛备用和冷于处尺理设寸备比。 较大、厚度比较薄的圆盘类和长轴
缓冷室通常是用钢板制成或用砖砌成的冷却坑。
应用的类工艺等：易淬火变、形正火件、，回火也、用局部于加形热、状化比学热较处复理、杂等的温或零分件级淬。火。
定义：利用液体介质加热（或冷却）工件的一种热处理炉。 专门化程度：通用炉和专用炉 缓冷室（坑），用于退火冷却、正火冷却及渗碳后预冷。 在风扇旋转所产生的离心力的作用下，强迫炉气沿炉罐外侧向下，再从炉罐底板孔进入炉罐，将热量传给工件，并受风扇中心负压的 吸引循环流动。 作用：为工件淬火提供足够冷却能力的设备。 工作温度：150-1300℃ 为防止工件在缓冷过程中发生氧化和脱碳可向缓冷室(坑)通入保护气氛。 特点：这种炉子装炉量多，生产率高，装卸料方便，炉内气流循环较好，应用广泛。 优点：加热速度快，加热均匀，防止氧化与脱碳，提高工件的表面质量，操作方便； 缺点：冷炉升温慢，炉内温差较大，工件容易产生氧化和脱碳，操作不方便， 特别是大型箱式电阻炉，工人在操作时的劳动强度较 大。
热处理设备复习资料讲解
绪论热处理设备，根据其在热处理生产过程中所完成的任务不同，通常分为加热设备、冷却设备、辅助设备和温度控制设备。
周期作业加热设备主要炉型有箱式电阻炉、井式电阻炉、周期式控制气氛炉、盐浴炉、感应加热装置等。
连续作业炉有推杆炉、输送带炉、滚动底式炉等。
热处理冷却设备主要包括各种淬火设备、缓冷设备和冷处理设备。
热处理车间常用的辅助设备由喷砂或喷丸机、机械滚筒、抛丸机、清洗机，各种酸洗槽、手动及机动校正机、起重运输设备等。
第一章传热理论热处理炉的主要任务是加热金属工件，完成热处理工艺过程、使工件能达到使用的技术要求，保证生产率，并且在热处理过程中具有低的散热损失、加热速度快、降低生产成本的能力。
热量传递有三种基本形式，即传导、对流和辐射。
热量直接由物体的一部分传至另一部分，或由一个物体传向另一个与它直接接触的物体，而无需宏观的质点移动的传热现象，叫做传导传热。
当流体（气体和液体）中存在温度差时，流体的各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式，称为对流。
具有一定温度的任意物体都会通过电磁波向外传递能量，这种能量传递的方式称之为辐射。
在传热过程中，物体或传热体系内温度在空间和时间上的分布情况称之为温度场。
如果物体各点温度不随时间变化，此时的温度场称为稳定态温度场。
热流密度（q）表示单位时间内通过单位面积所传递的热量、其单位为W/m2。
热流（Q）表示单位时间内通过一定传热面积A所传递的热量，其单位为W。
热流（q）表示单位时间内（时）通过单位面积（米²）所传递的热量，其单位为千卡/米²·时。
热量（Q ）表示单位时间内通过传热面积为 F 米²所传递的热量，其单位为千卡/时。
傅里叶定律：在导热过程中，单位时间内通过单位面积截面所传导的热量（即热流密度），与该截面法线方向上的温度梯度成正比。
其数学表达式为：q=-λ，式中λ——热导率，W/(m·K)。
热处理设备2课件
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§12.1 热处理电阻炉－概述
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§12.1 热处理电阻炉－概述
4、低温井式电阻炉 ➢ 结构特点
❖结构与中温井式炉相似 ❖炉壳、炉衬、加热元件、导风筒、风扇、炉盖
以及起闭机构 ❖主要靠对流散热，加装风扇，增加空气对流
➢ 特点：装炉量较高，炉内温度均匀，装出料 方便。
➢ 砌砖内腔尺寸 B×L×H
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§12.2 炉型的选择和炉体尺寸的确定
(一) 炉底面积的确定
➢ 根据炉子一次装料量
❖批量不大，工件尺寸较大且形状特殊。 ❖根据炉子一次装料量，将工件实际摆放面积作为
炉底有效面积；工件之间，工件与电热体之间要 有间隙；工件与炉门之间有间隙。 ❖炉膛长度 L＝L1＋0.2~0.3（m） ❖炉膛宽度 B＝B1＋0.2~0.3（m） ❖L1、B1为炉子有效长度和有效宽度（m）， B1 / L1＝2/3~1/2
2、振底式电阻炉
炉底板及其上的工 件加速前进，当速 度达到一定值时， 炉底板突然停止运 动，工件便借惯性 力克服摩擦力而继 续向前移动一定距 离，然后炉底板缓 慢回复原位；
炉底板用耐热钢铸造 加工而成，整个炉底 板为槽形；
利用压缩空气 作动力，推动 气缸中活塞作 往复运动，从 而带动炉底板 作往复运动；
一般适用于950℃以内的热处理；螺栓、垫圈等形状简单、
不怕碰撞的中小型零件；正火、回火处理，也可向炉内通入
保护气氛进行光亮或光洁热处理。
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§12.1 热处理电阻炉－概述
3、推杆式电阻炉
推杆将料盘 推入炉内；
复杂工件放 入料盘内；
三段式加热，电热体 置于侧墙或炉顶；
第二章 常用金属材料及热处理
第二章常用金属材料及热处理金属材料是机械工程中应用最广泛的材料。
它具有良好的力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能，主要用于机械设备、港口建设、交通运输、建筑和军事工业等方面。
金属材料的机械性能又称力学性能，是金属材料在外力作用下表现出的能力，是我们机械产品设计与零部件选材的重要依据。
常用的机械性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。
金属材料的热处理是指金属材料在固态下加热到一定温度，保温一定时间，然后以设定的冷却速度冷却下来，以改变其内部组织，从而获得所需性能的一种工艺方法。
根据热处理所获得的内部组织和机械性能的不同，可以分为退火，正火，淬火，调质（淬火+高温回火）、回火和表面热处理。
2.1常用金属材料及用途金属材料是应用最广泛的材料，目前仍占据材料工业的主导地位。
包括黑色金属的型钢、钢板及钢带、钢管、钢丝、钢丝绳，有色金属的棒材、线材、板材、带材及箔材、管材等12大类。
黑色金属：如生铁、铁合金、铸铁、钢、合金钢等。
钢和生铁都是以铁为基础，以碳为主要添加元素的合金，统称为铁碳合金。
习惯上把碳含量＞2.11%的归类于铁，碳含量＜2.11%的归类于钢。
当铁中含C在0.03%~1.2%范围时则为钢，含C在1.2%~2.5%的铁缺乏实用性，一般不进行工业生产。
2.1.1 碳素钢1 碳素钢的分类方法如下：2 普通碳素结构钢牌号及其用途常见碳素结构钢的牌号用“Q+数字”表示，其中“Q”为屈服点“屈”字的汉语拼音字首，数字表示屈服强度的数值。
例如，Q235表示屈服强度为235MPa。
若牌号后面标注字母A,B,C,D，则表示钢材质量等级不同，即硫，磷的质量分数不同。
其中A级钢含硫，磷的质量分数最高，D级钢含硫，磷的质量分数最低，即A,B,C,D表示钢材质量依次提高。
这类钢最典型的钢号是Q235A。
3 优质碳素结构钢的牌号和主要用途优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示钢的平均含碳的质量分数的万分数，例如，20钢，45钢等，其平均的碳质量分数分别为0.2%和0.45%。
常用材料介绍热处理及表面处理
3.1.1 低碳鋼 含碳量<0.25% 其特點是強度較低,塑性,韌性及焊接性能很好,切削性一般。這種鋼可以用各種冷加工或焊接的方法來制造各種受力不大,韌性要求較高且不加熱處理的機械零件或設備,不適宜退火處理。
3.1.2 中碳鋼 含碳量0.3~0.5% 其特點是強度較高而韌性稍低,一般經過淬火,回火或正火后使用。它們屬于調質鋼類,淬火溫度決定于含碳量,回火溫度取決于零件所要求的強度和韌性。這類鋼主要用來制造承受負荷較大的機器零件如直軸,曲軸等,很少用來做焊接構件。
一 常用金屬材料選型介紹
二 . 有色金屬 除了黑色金屬以外的金屬都叫有色金屬。有色純金屬分為重有色金屬 指密度大于4.5g/cm3的常見有色金屬,如銅,鎳,鈷,鉛,鋅,錫,銻,汞,鎘,鉍等 ,輕有色金屬 指密度小于4.5g/cm3的有色金屬,如鋁,鎂,鈉,鈣,鉀,鍶,鋇等 ,貴金屬 包括金,銀和鉑族元素 ,半金屬 指硅,硒,銻,砷,,鈹,鎢,鉬,釩,錸等 ；有色合金按合金系統分類,如銅合金,錫合金,鋁合金,鎂合金,鈦合金等,按用途分類,如變形合金 壓力加工用 ,鑄造合金,軸承合金,印刷合金,硬質合金等。下面介紹常用的有色金屬及其合金： 1. 有色金屬及： 碳素結構鋼可以不經過Q195~Q235A比較常用,其中Q235A強度和塑性
热处理手册 第3卷 热处理设备和工辅材料 第5版
第一章：热处理设备1.1 热处理设备的分类热处理设备主要分为炉子、熔炼炉、加热炉和冷却设备等。
炉子通常用于金属材料的热处理，可以根据不同的加热方式和工艺要求进行分类。
熔炼炉主要用于金属材料的熔炼和铸造，通常采用高温电炉或火炉。
加热炉主要用于金属材料的加热处理，可以根据加热方式和加热介质的不同进行分类。
冷却设备主要用于金属材料的淬火和冷却，通常采用水、油或气体等介质进行冷却。
1.2 热处理设备的选型原则在选择热处理设备时，需要考虑材料的类型、尺寸和工艺要求等因素。
同时还需考虑设备的性能、稳定性和能耗等方面的因素。
综合考虑各方面因素后，可以选择合适的热处理设备进行热处理工艺。
第二章：热处理工辅材料2.1 热处理工辅材料的种类热处理工辅材料主要包括热处理盐、保护气体、辅助材料等。
热处理盐主要用于金属材料的盐浴热处理，可以根据工艺要求选择不同的盐浴。
保护气体主要用于金属材料的气氛控制，可以选择氮气、氢气、氩气等保护气体。
辅助材料主要包括铝、硅、碳等合金元素及其他添加剂，可以用于改变金属材料的化学成分和性能。
2.2 热处理工辅材料的特性热处理工辅材料需要具有良好的热稳定性、化学稳定性和热导性等特性。
同时还需要具备良好的融化和气化性能，以确保在热处理过程中能够对金属材料起到有效的辅助作用。
结论热处理设备和工辅材料是热处理工艺中不可或缺的重要组成部分，其选择和应用对于提高金属材料的性能和质量具有重要意义。
通过对热处理设备和工辅材料的认真选择和合理应用，可以为金属材料的热处理工艺提供可靠的保障，实现金属材料的优化处理和提升。
3.3 热处理设备的性能指标热处理设备的性能指标包括加热速度、温度控制精度、热工作区大小、能耗等。
其中加热速度是衡量炉子性能的重要指标，快速加热可以提高生产效率，减少加热时间，降低能耗成本。
温度控制精度则直接关系到热处理工艺的稳定性和成品质量，精准的温度控制可以确保热处理效果的一致性。
热工作区的大小对于同时处理多个工件或大尺寸工件具有重要的意义，大的热工作区可以提高设备的灵活性和生产效率。
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主讲教师：范涛
北华航天工业学院 金属材料工程教研室
第二章 热处理设备常用材料
内 容：
重 点：
炉用耐火材料、保温材料、耐热金属材料
各种筑炉材料的性能和用途；
要 通过本次课的学习，在了解各种筑炉材 求： 料性能特点的基础上，能正确的选用。
02:00:15
2
§2—1 耐火材料
凡是能够抵抗高温并承受在高温下所产生的物理、化
4．碳化硅耐火制品
碳化硅耐火制品主要化学成分是SiO2，其耐火度高， 高温结构强度高，抗磨性、耐急热性好，导热性及导电
性好。根据其制造工艺的不同，可用作高温炉的电热元
件、马弗炉的马弗罐、高温炉的炉底板等。 (保守1350℃
左右).
02:00:15
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5．耐火纤维
是一种新型的耐火材料。特点：耐火，保温，体积密 度小，热导率小，比热容小，耐急冷急热性好。根据原料 不同分类：硅酸铝、石英、氧化铝和石墨耐火纤维等。产 品：纤维毡、纤维板、纤维砖、纤维绳等。
8．耐火泥
耐火泥应接近于砌体成分，具有一定耐火度和化学稳
定性。耐火泥由20%~40%的耐火粘土生料和60%~80%的
耐火0粘2:00土:15 熟料粉组成。
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用水或稀释水玻璃调和后，用于砌炉时填塞砖缝，保证炉 子强度和气密性，生料量越多，则强度越低。
§2—2保温材料
为减少炉子热传导引起的热损失，提高炉子的热效
3．蛭石 蛭石又称为黑云母，主要成分是SiO2，Al２O3，Fe2O3，
MgO和5%一10%的化合水。受热时，其中的水分急剧蒸 发，体积膨胀而成膨胀蛭石，体积密度减小，因而保温性 能良好。使用时可以是散状，也可胶结成各种形状的保温 制品。最高使用温度可达1000℃。
4．硅藻土
硅藻土是有机藻类腐败形成的天然疏松多孔物质。主
4．耐急冷急热性（热震稳定性）
它是耐火砖热稳定性的指标，它表示制品抵抗温度急
剧变化而不损坏的性质。
耐急冷急热性和耐火制品的物理性能、形状大小等因
素有关。测定时将耐火制品加热到850℃,然后放入流动的
冷水中冷却，反复进行直至破碎至其重量损失20%时的次
数。该次数做为耐火制品的耐急冷急热性的指标。
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学作用的材料，统称为耐火材料。
一、耐火材料的性能
耐火材料的性能可以分为物理性能和工作性能。 物理性能：体积密度，真比重，气孔率，吸水率，透 气性，耐压强度，热膨胀性热性，导电性，热容量等。 工作性能：耐火度，高温结构强度，化学稳定性，体 积稳定性，耐急冷急热性等。
1．耐火度
耐火度是耐火材料抵抗高温作用的性能，表示材料受
造成0砌2:00体:15 损坏。
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特别在砌筑拱顶时更应注意不要采用残余变形过大的耐火 砖。一般要求各种耐火制品的残余胀缩不超过0.5~1.0%。 粘土砖和高铝砖的重烧线收缩为0.51%(1350℃)，硅砖的 重烧线膨胀为0.8%。
二、常用耐火材料
热处理炉常用耐火材料有：粘土砖、高铝砖、轻质耐 火粘土砖、硅酸铝耐火纤维和耐火混凝土、耐火涂料等。
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常用耐火制品的耐急冷急热性指标如下表
表3—4耐火制品耐急冷急热性次数
砖的种 粘土砖 硅砖 类
镁砖 高铝砖
次数 5~25
1~4
2~3
5~6
5.在高温下体积稳定性
耐火材料(砖)在高温下长期使用时，其相成分会继续 变化，产生再结晶和进一步烧结现象，因此耐火砖体积会
发生收缩或膨胀。这种收缩(或膨胀)是不可逆的，称做残 余收缩(或膨胀)，又称重烧收缩(或膨胀)。若体积变化过 大，会使炉体变形，砌体强度和寿命受到影响，严重时会
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纤维毡可用机械固定或粘结剂粘贴固定于炉墙上，也可制成预制块 或预制板或夹于两层耐火材料中间使用。 常用玻璃质硅酸铝耐火纤维为非晶质，包括普通硅酸铝纤维、高纯 硅酸铝纤维、含铬硅酸铝纤维，长期使用温度为1000 ~1200℃，在 温度为1000~1090℃范围内，其比热容基本相同，为0.8~1.1kJ/ （kg﹒℃）。 晶质耐火纤维主要有多晶质莫来石纤维(72%~74％A1203),最佳使用 温度1300℃；多晶氧化铝纤维(95% Al２Ｏ３)长期使用温度1400℃， 最高使用温度1600℃。一般热处理炉用硅酸铝纤维，真空炉、热压 炉和气氛炉使用石墨纤维。 耐火纤维的缺点是受制造工艺和设备的限制，某些气氛对耐火纤维 有腐蚀作用，影响了它的使用范围。
表3—1耐火材料的耐火度和使用温度
砖的名称
粘土砖
轻质粘土砖 高铝砖
硅砖
镁砖
耐火度（℃） 1610~1730 1670~1710 1750~1790 1690~1710 2000 使用温度（℃） 1300~1400 1150~1400 1650~1670 1600~1650 1650~1670
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1．石棉
石棉是天然纤维矿物，主要成3MgO﹒2SiO2﹒2H20。 使用温度不超过500℃，因为500℃以上会脱水而粉化。常 加工成石棉绳、石棉板、石棉布等形状使用。
2．矿渣棉
矿渣棉是用高炉炉渣经加工处理而成纤维状材料。 最高使用温度为750℃。其缺点是易被压碎而降低保温能。
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应低于荷重软化点。
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表3—2耐火材料荷重软化点
耐火材料名称
荷重软化开始点 （℃）
粘土砖 高铝砖 硅砖
镁砖
1250~1400 1400~1530 1620~1650 1470~1520
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3．高温下的化学稳定性
它是指耐火材料在高温下抵抗熔渣、熔盐、电热体、 炉内气氛等的化学作用和物理作用的性能。表3-3列举出 熔剂和气氛对一些耐火材料的影响。
根据所用的胶结材料(水泥)不同，耐火混凝土可分为
硅酸盐耐火混凝土、铝酸盐耐火混凝土、磷酸盐耐火混凝
土和水玻璃耐火混凝土等。热处理常用铝酸盐耐火混凝土
和磷酸盐耐火混凝土。 （使用温度：600~1100℃）
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7．陶瓷涂料
(1)耐火材料用陶瓷涂料:
它到一定程度时的温度。
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按耐火度的不同，可将耐火材料分为： (1)普通耐火材料：耐火度为1580℃—1770℃； (2)高级耐火材料：耐火度为1770℃—2000℃； (3) 特级耐火材料：耐火度为2000℃以上。
耐火材料的耐火度主要决定于成分，它不是熔 点，也 不是实际使用温度。见下表3-1
下涂敷于耐火材料表面，在空气中干燥5分钟即成。陶瓷
材料的辐射能力强，因而炉子升温速度快、炉温均匀，可
降低能耗15%一30%。涂料的气孔率低，化学稳定性好，
可阻止使耐火材料损坏的各种氧化性气氛扩散渗透，能成
倍地提高耐火村料的使用寿命。这种涂料的应用范围广，
除石墨以外的其它耐火材料均可徐这种涂料。使用温度高
达2482℃。
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(2)金属构件用陶瓷涂料：
它是用水调制的硅酸铝涂料，无毒、不可燃，可涂 敷于电热元件、辐射管、换热器、料筐等表面。
其特点是:不影响炉内气氛;不影响被涂金属的物理化 学性质和机械性能，还可防止被涂金属氧化、脱碳或渗碳， 防化学侵蚀;与金属间的结合牢固，耐磨性良好,经固化处 理之后，表面比基体更细密。可大幅度地提高金属构件的 使用寿命(50%以上)。连续使用温度1038℃。
等。（使用温度：1500 ℃左右，也有说 1650~1670℃）
3．轻质耐火砖与超轻质耐火砖
轻质耐火砖一般是粘土砖，也有高铝砖。其成分与一
般粘土砖和高铝砖相同，但因制造方法不同，其气孔率很
高，体积密度很小，轻质粘土砖为0.4~1.3g/cm3，超轻质
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粘土砖可小于0.3 g/cm3 (一般粘土砖为2.1 ~2.2 g/cm3)， 因此保温性好(传热损失小).
1．耐火粘土砖
粘土砖的主要成分是：30%~48％A12Ｏ３，
50%~60%SiO2，其余为各种金属氧化物等。属弱酸性，
荷重软化点为1350℃，耐急冷急热性好，原料来源广泛，
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是最常用的耐火材料。可用于砌筑炉顶、炉底、炉墙及燃 烧室等。(使用温度：1300~1400℃）。铁铬铝电热体合金 与粘土砖有化学反应，使用粘土砖会使铁铬铝合金受腐蚀。 粘土砖在控制气氛中易受CO、 H2的侵蚀而损坏。
§2-3 炉用金属材料
炉用金属材料分为炉外用金属材料和炉内用耐
热钢。因炉内构件是在高温下工作，承受一定载荷，并受
高温介质的化学腐蚀，要求具有良好的抗高温氧化性和高
温强度。所以要用耐热钢来制造。
1．普通金属材料 普通金属材料用作炉子的外壳和构架。如Q235A钢板，
角钢，槽钢，工字钢等。
2．炉用耐热钢
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2．高温结构强度— 荷重软化点 荷重软化点
是作为评定耐火材料高温结构强度的指标。
荷重软化点是指在固定的压力下，耐火材料开始
变形及变形到一定程度时的温度。见表3-2
在这个压力下按一定的加热速度升温，测出试
样开始变形的温度称为荷重软化开始点；试样压
缩变形达4 ％、40%的温度，称为荷重软化4％或
40%的软化点。一般情况下耐火材料的使用温度
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莫来 石
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6．耐火混凝土
耐火混凝土是以一定粒度的矾土熟料为骨料，细粉
状矾土熟料为掺合料加水，按一定比例混合，用水泥胶结、
成型、硬化后得到的耐火材料。
其优点: 可以浇捣成整体炉衬，便于制造复杂构件，修炉
和砌炉的速度快，炉子寿命长，成本低。
缺点: 耐火度低于耐火砖。