第九章热处理炉内气氛及控制2013.2
第十章 可控气氛热处理炉分解
2、钢在CO2－CO气氛中的氧化—还原反应 1）反应方程式： 2）平衡常数
3）KP1与温度
4）反应方向判断 例如：在1000℃时， KP＝2.486，即 (CO)／(CO2)＝2.486；氧化还原处于平衡状态； KP<2.486，即 (CO)／(CO2)＜2.486； 为趋于平衡，反应向右进行，CO2使 Fe氧化生成FeO，CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。 KP>2.486，即 (CO)／(CO2)>2.486；反应向左进行，发生还原作用，钢件衡曲线
3、钢在H2—CH4气氛中的脱碳增碳反应
在CO—CO2气氛中，碳势较低，生产上往往借助CO—CO2为载体， 添加适量的增碳剂CH4来增加碳势，或者气氛中原来就有H2—CH4 气氛存在。
钢在H2—CH4气氛中将发生如下脱碳增碳反应
4、碳势控制原理
在应用可控气氛的热处理炉内进行钢件的热处理时，要达 到无脱碳淬火、正火、退火以及渗碳、碳氮共渗等预期目的， 需要精确控制炉气碳势，实际上就是在工艺要求温度下把炉气 成分调到与某种钢的碳含量相平衡，或工件表面含碳量达到工 艺要求。
二、钢在炉气中的脱碳增碳反应
1、钢在CO－CO2气氛中的脱碳增碳反应
aC ——碳在奥氏体中的有效浓度，又称奥氏体中碳的活度。
例如：含碳0.8％的钢在1000℃时，由于分子间作用力的影响， 只起到为0.45％的作用，故称此值为有效浓度。
2、气氛中的碳势
碳势：指一定成分的气氛，在一定温度下，气氛与钢
1）反应方程式
2）平衡常数
PO2为化学平衡系中氧的分压，即金属氧化物的分解压。各 种氧化物的分解压是不相同的，随温度的升高而急剧增大，氧 化物处于不稳定状态。
3）氧势
可控气氛热处理炉的分类及特点（2篇）
可控气氛热处理炉的分类及特点可控气氛热处理炉是一种能够控制炉内气氛的热处理设备。
根据不同的气氛控制方式和热处理要求，可控气氛热处理炉可以分为几个不同的分类。
下面将对可控气氛热处理炉的分类及其特点进行详细介绍。
首先，可控气氛热处理炉可以根据其气氛控制方式进行分类。
根据气氛控制方式的不同，可控气氛热处理炉可以分为氧化还原型、氧化型和还原型等。
氧化还原型可控气氛热处理炉是指在热处理过程中，通过调整炉内气氛的氧化还原性质来控制金属材料的表面氧化程度。
这种炉型适用于要求金属材料表面具有一定化学成分的热处理工艺，比如淬火时要求金属材料表面生成一定厚度的氧化层，以提高材料的硬度和耐磨性。
氧化型可控气氛热处理炉是指在热处理过程中，通过向炉内通入含氧气体，使金属材料表面发生氧化反应，形成一定厚度的氧化层。
这种炉型适用于要求金属材料表面具有一定化学成分的热处理工艺，比如淬火时要求金属材料表面生成一定厚度的氧化层，以提高材料的抗腐蚀性能。
还原型可控气氛热处理炉是指在热处理过程中，通过向炉内通入还原性气氛，使金属材料表面发生还原反应，减少氧化层的厚度。
这种炉型适用于要求金属材料表面减少氧化层的厚度的热处理工艺，比如退火工艺中，需要减少金属材料表面的氧化层，提高材料的延展性。
其次，可控气氛热处理炉还可以根据其热处理方式进行分类。
根据热处理方式的不同，可控气氛热处理炉可以分为单一热处理炉和多工位热处理炉两种。
单一热处理炉是指只能进行一种热处理工艺的炉型，适用于只有一个热处理工艺的情况。
这种炉型结构简单，操作方便，但灵活性较差，适用性较窄。
多工位热处理炉是指可以同时进行多种热处理工艺或者依次进行多种热处理工艺的炉型。
这种炉型具有较高的灵活性，可以满足不同类型的热处理需求，提高热处理效率。
但由于结构复杂，操作相对复杂。
最后，可控气氛热处理炉还可以根据其加热方式进行分类。
根据加热方式的不同，可控气氛热处理炉可以分为电加热型、燃气加热型和其他非电和燃气加热型等。
热处理过程控制规范
热处理过程控制规范热处理过程中的质量控制， 实际上是贯彻热处理相关标准的过程， 表哦那个之、工艺材料及槽液控制、工艺过程控制等，只有严格执行标准，加强工艺纪律， 才能将热处理缺陷消灭在质量的形成过程中，获得高质量的热处理零件。
1、相关热处理工艺及质量控制要求标准 GB/T16923 — 1997 钢的正火与退火处理； GB/T16924 — 1997 钢的淬火和回火处理;GB/T18177 — 1997 钢的气体渗氮; JB/T4155 —1999 气体氮碳共渗； JB/T6048 —1992盐浴热处理；2、加热设备及仪表要求： 2.1、加热设备要求：2.1.1加热炉需按有效加热区保温精度（炉温均与性）要求分为六类，其控温精度、仪表精 度和记录纸刻度等要求，见下表 7:2.1.2加热炉的每个加热区至少有两支热电偶，一支记录仪表，安放在有效加热区，另一支 接控温仪表。
其中一个仪表应具有报警的功能。
2.1.3每台加热炉必须定期检测有效加热区，检测方法按GB/T9452和JB/T6049的规定，其保温精度应符合表 7要求。
应在明显位置悬挂带有有效加热区示意图的检验合格证。
加热炉只能在有效加热区检验合格证规定的有效期内使用，检测周期见下表9:包括热处理设备及仪JB/T3999-1999 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火; JB/T9201 —1999钢铁件的感应淬火回火处理JB/T10175 — 2000 热处理质量控制要求BCENW与记录表热电偶的热距离应靠近。
校验应在加热炉处于热稳定状态下进行，当超过上述允许温度偏差时，应查明原因排除或进行修正。
系统效验允许温度偏差，见下表10 :接冲刷零件。
2.1.6对气体渗碳（含碳氮共渗）炉，渗氮（含氮碳共渗（软氮化））炉，在有效加热区检验合格后还应进行渗层深度均匀性检验，试样放置位置参照有效加热区保温精度检测热电偶布点位置，检验方法按GB/T9450和GB/T11354的规定。
热处理炉气氛及控制 2
热处理炉气氛及控制 2
黄国靖
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】1993(000)005
【总页数】3页(P35-37)
【作者】黄国靖
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG155.1
【相关文献】
1.浅论铜及铜合金热处理用保护性气氛及气氛控制 [J], 金泉;于朝中
2.易普森可控气氛热处理炉调功器改造 [J], 李春美
3.提高连续式控制气氛热处理炉炉温均匀性 [J], 钟原;邓力生;李维攀
4.铜带可控气氛连续热处理炉断带问题研究与优化 [J], 孙唯静;
5.滴注式控制气氛在多用炉热处理工艺生产上的应用 [J], 肖顺枢
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锻造炉的气氛控制与气体净化技术
锻造炉的气氛控制与气体净化技术锻造炉作为一种用来加热和处理金属的设备，其气氛控制与气体净化技术是确保炉内工艺环境符合要求的重要一环。
气氛控制与气体净化技术的合理运用可以提高产品质量、降低生产成本、促进环境保护。
本文将在不涉及政治的前提下，从锻造炉气氛控制和气体净化技术两个方面进行探讨。
一、锻造炉气氛控制技术锻造炉内的气氛控制是指通过合理的气体配比和操作控制，使得炉内气氛成分符合要求，并满足所需要的热处理工艺条件。
气氛控制的主要目的是保护锻造件的表面，避免氧化和碳化等不良反应的发生。
1. 气氛组分控制在锻造炉的气氛控制中，合理控制气氛中氧气、水蒸气、氮气等组分的含量是至关重要的。
通过调整这些组分的含量，可以控制金属表面的氧化反应和碳化反应，以保证锻件的质量和工艺要求。
2. 气氛温度控制气氛温度控制是指在锻造炉内维持一定的温度范围，并避免温度过高或过低对锻造件造成不利影响。
合理的气氛温度控制可以提高锻造件的加热均匀性和固溶效果，确保产品质量的稳定性。
3. 炉内通风措施在冶炼和锻造过程中，产生大量的烟尘和有害气体。
通过炉内通风系统，及时将炉内的废气排出，保证工作人员的身体健康和生产环境的安全。
二、锻造炉气体净化技术锻造炉的气体净化技术是指通过一系列的工艺方法和设备，对炉内产生的废气进行净化处理，使其达到环保排放标准。
气体净化技术的应用可以有效减少废气对环境的污染，达到经济效益和环境保护的双赢。
1. 气体净化原理气体净化技术主要包括物理吸收、化学吸收、活性炭吸附、催化氧化等方法。
这些方法通过各自的原理，对废气中的有害物质进行去除和还原，使废气得到净化。
2. 气体净化设备常用的气体净化设备包括废气收集系统、尾气净化装置、除尘设备等。
这些设备通过过滤、洗涤、吸附等方式，将废气中的杂质和污染物去除或转化，并最终达到环保排放的要求。
3. 环境监测与自动控制对于锻造炉的气体净化技术而言，环境监测和自动控制是非常重要的环节。
可控气氛热处理炉设备概述
可控气氛热处理炉设备概述可控气氛热处理炉是一种专门用于金属热处理加工的设备，可以通过控制内部气氛和温度来实现对金属材料的加热、保温、淬火等工艺过程的控制和调节。
该设备广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备等领域，是实现金属材料热处理工艺的重要设备之一。
可控气氛热处理炉通常由加热炉体、保温隔热层、控制系统、气体调节系统等部分组成。
加热炉体采用耐高温材料制成，能够承受高温条件下的工作环境。
保温隔热层则能有效减少能量的损失，提高能源利用率。
控制系统可以精确控制炉内的温度、气氛成分等参数，实现对热处理过程的精确控制。
气体调节系统则用于控制炉内的气氛成分和压力，保证热处理过程中的气氛质量和稳定性。
可控气氛热处理炉设备具有温度均匀、加热速度快、气氛调节精确、操作简便等特点。
通过调节气氛成分和温度，可以实现对金属材料的不同热处理工艺，如退火、正火、淬火等。
同时，该设备还能够提高金属材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性和强度等性能，提高材料的使用寿命和性能。
总之，可控气氛热处理炉设备是一种非常重要的金属加工设备，能够实现对金属材料的精确热处理，提高材料的性能和使用寿命，为各行业的生产制造提供了重要的支持。
随着科技的不断发展，该设备的技术和性能也在不断提升，将为金属材料的热处理加工提供更加高效、精确和可靠的解决方案。
可控气氛热处理炉设备在金属加工行业具有着不可替代的重要作用。
在航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备等领域，需要对金属材料进行热处理，以提高其机械性能、耐磨性、耐腐蚀性等特性，从而满足不同工业领域对材料性能的要求。
可控气氛热处理炉设备能够通过精确控制炉内的气氛和温度，实现对金属材料的各种热处理工艺，如退火、正火、淬火等，为工业生产提供了重要的支持。
首先，可控气氛热处理炉设备的温度均匀性是其优势之一。
通过合理设计和控制加热元件布局以及加热工艺参数，可控气氛热处理炉能够实现炉膛内温度的均匀分布，保证金属材料在整个热处理过程中受热均匀，避免因温度不均匀而导致的变形、龟裂等缺陷。
热处理可控气氛
8.3.2.4 炉气的相互作用 炉气除与钢铁发生反应外，炉气之间又有很 多化学反应，其中最重要的是水煤气反应： CO2+H2 CO+H2O 水煤气反应在高温下很快达到平衡，它对炉 气的性质和炉气检测均有实际意义： ⑴欲防止氧化和脱碳要减少炉气中CO2和H2O 含量，二者必须同时进行。如果单除去H2O，由 于CO2的存在，它与H2发生水煤气反应会重新生 成H2O，使炉气不能起到防氧化作用。 ⑵水煤气反应使CO2和H2O在数量上有对应关 系，故在炉气检测时可以只检测H2O含量或CO2 含量之一即可确定炉气性质。
Kp=CO/CO2
用表中数据作图，表示在不同温度下 氧化-还原反应平衡时，气氛中CO2与CO的比 值。曲线右方为氧化区，曲线左方为还原区。 为了防止铁被氧化，就应在还原区的气氛中进 行加热。具体地说: 950℃时，气氛中CO/CO2应大于2.31 700℃时，气氛中CO/CO2应大于1.46
8.3.2.2 钢的不脱碳加热原理 钢铁在CO2-CO中的脱碳-渗碳反应 C(g-Fe)+CO2 2CO 式中C(g-Fe)表示奥氏体中的碳，在一般热处 理温度下，钢铁中的碳大部分溶解在奥氏体中。反 应向右进行，表示钢中的碳与CO2化合成CO，钢 被脱碳。 在一定温度下，具有某种成分Pco2/Pco的气 氛，对钢是否脱碳与钢中含碳量有关。温度，炉气 成分，钢的含碳量三个参数共同决定钢是渗碳还是 脱碳。 碳势：在一定温度下，反应平衡时，气氛成 分所对应钢中的含碳量。
8.3 热处理用可控气氛
8.3.1 概述 钢材在空气中或炉气中加热时，在高温下，铁及 钢中的碳会与气氛起化学反应作用，发生氧化-还原， 脱碳-渗碳等反应。对一般钢材或零件，氧化脱碳增 加金属消耗量，如汽车和拖拉机行业制造过程中多 次加热造成的金属损失约占零件重量7%。对表面要 求严格的钢材或零件，氧化脱碳将造成严重缺陷， 如冷轧或冷拔钢材由于氧化失去准确的尺寸，齿轮， 轴类由于表面脱碳降低了强度和耐磨性，缩短使用 寿命。为了除去氧化膜和脱碳层，增加繁多的工序 和大量费用。为此在一些对表面质量要求高的热处 理炉内采用了可控气氛。
气氛控制、热处理原理ppt课件
1.2344
计算数字
0 生铁,铸铁 1 钢, 铸钢 2 重金属 3 轻金属 4…8 非金属
01-07 碳钢 (低碳钢) 11-13 碳钢 (例：1043) 15-18 低合金工基钢 (W112) 20-28 工具和模具钢 (例 H13) 32-33 高速钢 (例 M2) 40-49 不锈钢 (410)
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为什么是铁?
• 纯铁的一些参数 – 不平衡性（电子旋转在同一方位） • 换句话说, 钢有能力与许多其它元素结合并且 这些元素改变成钢的性能（产物） – 增加锰，和其它碳钢 »钢比铁不仅强, 热处理对钢的性能有显 著的改变，因此在我们每天生产中，可 以提高材料的使用性
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我们为什么要用热处理?
• 在生产过程中增加热处理过程，通过热处理以适 当增加材料性能（如硬度或者反阻抗）
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为什么是铁?
• 纯铁的一些参数 – 原子系数 = 26 (26 质子, 26 电子) – 熔点 = 1537C (2800 F) – 密度 = 7.87 g/cc (20C)
• 粉未冶金学家曾经说过，此类烧结材料为95%的密集， 95%等等．
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热处理炉内气氛控制
南京工程学院教案【教学单元首页】第17-18 次课授课学时 4 教案完成时间：2013.2第九章热处理炉内气氛及控制研究炉内气氛目的：1）防止工件加热过程氧化、脱碳；2）对工件进行化学热处理。
§9.1热处理炉内气氛种类（P124-129）热处理炉内气氛即炉内气体介质，主要有空气、真空和可控气氛等。
可控气氛指成分和性质可适当控制的气体，包括反应生成气氛、分解气氛和单元素气氛，在热处理炉生产中常用可控气氛包括吸热式气氛、放热式气氛、氨分解气氛、滴注式气氛、氮基气氛和氢气等。
P124什么是可控气氛？一.吸热式气氛定义：燃料气与少于或等于理论空气需要量一半的空气在高温及催化剂作用下，发生不完全燃烧生成的气氛。
因反应产生的热量不足以补偿系统的吸热和散热（即不能维持反应温度），须借助外部热量维持反应的进行，故称为吸热式气氛。
成分：吸热式气氛主要成分是H2、CO和N2，还有少量的CO2和CH4。
用途：1）吸热式气氛碳势约0.4%，对低碳钢是还原性和渗碳性气氛。
2）吸热式气氛主要用于渗碳载气、中高碳钢加热时的保护气氛（光亮淬火），但不宜作为高铬钢和高强度钢的保护气氛，因为碳与铬反应生成碳化物会使高铬钢贫铬；气氛中的氢易导致高强度钢氢脆。
3）吸热式气氛经过再处理除去CO和CO2后获得的以H2和N2为主的气氛可用于不锈钢和硅钢光亮加热保护气氛。
（见P124表10-2）二.放热型气氛定义：原料气与理论空气需要量一半以上的空气不完全燃烧的产物。
因反应放出的热量足以维持反应进行而不需外加热源，故称为放热型气氛。
成分：放热型气氛主要成份是N2、CO、CO2。
为提高气氛还原性，常再进行净化处理，以除去其中氧化性成分CO2和H2O。
通过改变空气和燃料气比以及净化处理，可在较宽范围内改变气氛成分和性质，一般又把这类气氛分为淡型（混合气中加入较多空气）、浓型（混合气中加入较少空气）和净化型（净化处理的放热式气氛）三种。
气氛性质：视气氛成分、工件含碳量和工作温度而定。
第十章 可控气氛热处理炉
§１０－2 可控气氛的控制方法
一、气氛的选择与搭配
实现可控气氛热处理，除必要的热处理炉外，选择合理的可 控气氛及其控制是十分重要的。 针对具体工艺科学地设计和选用适当的炉用气氛通常的出发 点： 加速工艺过程 提高产品质量
1、气氛的选择
热处理气氛已有很多，选择时应考虑： 1）选择能加速化学热处理过程的气氛 渗碳过程中，碳的传递系数随 CO ％×H2 ％的含量而增大， 因此，适宜的渗碳气氛要求含有足够数量的 CO和H2，能满足该 要求的渗碳气氛常用的有吸热式气氛、甲醇裂化气、煤油和空 气等。
可控气氛主要由CO、H2、N2和少量的CO2，H20和CH4、CnHm 等气体组成。其中， CO、H2、 CH4、CnHm属还原形气体；CO2， H20属氧化性气体，会引起钢的脱碳；N2属中性气体。 体系中氧化性气体与还原性气体、增碳性气体与脱碳性气 体组分间的数量关系，即CO/ CO2、 H2/ H20、CH4/ H2、（CO） ×（H2）/ H20等，决定了体系中反应进行的方向。 碳势控制，也就是控制这些炉气组分间的相对量。
Fe氧化生成FeO，CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。 KP>2.486，即 (CO)／(CO2)>2.486 ；反应向左进行，发生还原作用，钢件不氧 化。
结论：钢在CO2－CO气氛中是否发生氧化，取决于(CO)／(CO2) 的比值，即CO和CO2的相对量，并不是绝对含量。
3、钢在H2－H2O气氛中的氧化—还原反应
2）选择资源丰富和少无公害的气氛
能满足这一要求的最佳气氛就是氮气。
注意，纯氮是惰性气体，主要应用于密封性很好的炉子或应用于低温保护或 工件允许形成很薄的氧化膜，而该膜能起保护自身作用的工艺，如铝的退火。 氮气常应用于使炉子维持正压，以防炉外空气侵入。 事实上，高纯氮难以获取，成本很高，工业用氮又含有0.5～5％O2，，会使 加热工件氧化，所以一般不能单独用于热处理保护，而且，对从炉缝等处侵 入的空气没有反应消除的能力，因此，通常的做法是：根据处理工件的要求 和工艺参数，在炉气中添加某些还原性气体组成氮基气氛。
第九章热处理炉内气氛及控制2013.2
南京工程学院教案【教学单元首页】第17-18 次课授课学时 4 教案完成时间：2013.2第九章热处理炉内气氛及控制研究炉内气氛目的：1）防止工件加热过程氧化、脱碳；2）对工件进行化学热处理。
§9.1热处理炉内气氛种类（P124-129）热处理炉内气氛即炉内气体介质，主要有空气、真空和可控气氛等。
可控气氛指成分和性质可适当控制的气体，包括反应生成气氛、分解气氛和单元素气氛，在热处理炉生产中常用可控气氛包括吸热式气氛、放热式气氛、氨分解气氛、滴注式气氛、氮基气氛和氢气等。
P124什么是可控气氛？一.吸热式气氛定义：燃料气与少于或等于理论空气需要量一半的空气在高温及催化剂作用下，发生不完全燃烧生成的气氛。
因反应产生的热量不足以补偿系统的吸热和散热（即不能维持反应温度），须借助外部热量维持反应的进行，故称为吸热式气氛。
成分：吸热式气氛主要成分是H2、CO和N2，还有少量的CO2和CH4。
用途：1）吸热式气氛碳势约0.4%，对低碳钢是还原性和渗碳性气氛。
2）吸热式气氛主要用于渗碳载气、中高碳钢加热时的保护气氛（光亮淬火），但不宜作为高铬钢和高强度钢的保护气氛，因为碳与铬反应生成碳化物会使高铬钢贫铬；气氛中的氢易导致高强度钢氢脆。
3）吸热式气氛经过再处理除去CO和CO2后获得的以H2和N2为主的气氛可用于不锈钢和硅钢光亮加热保护气氛。
（见P124表10-2）二.放热型气氛定义：原料气与理论空气需要量一半以上的空气不完全燃烧的产物。
因反应放出的热量足以维持反应进行而不需外加热源，故称为放热型气氛。
成分：放热型气氛主要成份是N2、CO、CO2。
为提高气氛还原性，常再进行净化处理，以除去其中氧化性成分CO2和H2O。
通过改变空气和燃料气比以及净化处理，可在较宽范围内改变气氛成分和性质，一般又把这类气氛分为淡型（混合气中加入较多空气）、浓型（混合气中加入较少空气）和净化型（净化处理的放热式气氛）三种。
气氛性质：视气氛成分、工件含碳量和工作温度而定。
热处理钎焊工艺中气氛控制
热处理钎焊工艺中气氛控制的探讨热处理气氛的发生炉内气氛的发生和控制密不可分。
通入炉内的气体流量得到控制，并不意味着炉内气氛一定得到控制，因为在调节流量时没有考虑气氛中的反应。
只有将流量控制和气氛分析结合在一起，才是炉内气氛控制的开始。
在气氛的发生和控制中，采样和气体混合也是重要的因素。
它们之所以重要，是因为可能对热处理工艺的相关成本和质量造成影响。
为了完成最后的混合，无论是在炉内还是炉外，必须了解被处理金属的具体要求。
钎焊工艺中气氛控制的难题钎焊工艺同其他热处理工艺相比温度较高。
这意味着热化学反应速度更快。
此外，从高温向较低温过渡时，对炉内气氛有更严格的要求，因此，控制环节显得更为重要。
(埃林治姆图)依据埃林治姆图，可以了解到在不同温度下为使氧化物能够还原则需要气氛达到的氢含量。
这种复杂的气氛情况要求对含氢气氛进行正确的控制。
武汉华敏开发的一体式氢探头，用以满足这些复杂的要求。
控制的基本原理是，内置进口MEMS热导传感器，利用H2气体和其他气体热导率差异较大的特性对被测气氛中的氢含量进行测量。
另外，定制的自动控制系统，从气氛中采样，然后改变通入气体的流量，以创造出使必要的反应能够进行的条件。
在不同温度下采集不同气体的样品，通过武汉华敏开发的智能流量控制器计算出流量的变化，以优化炉内气氛中还原性气体的使用。
在钎焊工艺中，优化氢气的使用还能提高安全性，并通过降低消耗而节省运行成本。
结论气氛控制的核心点是，通过气氛分析和热力学计算来确定发生的热化学反应。
在热处理炉内，金属和气氛之间以及组成气氛的不同气体相互之间存在着各种作用。
当流量被精确控制，才能为那些需要发生的反应创造条件。
热处理炉安全操作规程范文
热处理炉安全操作规程范文第一章总则第一条为了保证公司热处理炉操作过程中的安全性和有效性，制定本规程。
第二条本规程适用于公司热处理炉的操作人员，必须严格遵守。
第三条热处理炉操作人员必须按照惯例操作热处理炉以保证生产的安全和顺利进行。
第四条热处理炉操作人员必须参加过公司组织的安全培训，并取得合格的资格证书。
第五条违反本规程的操作人员将被追究责任。
第六条热处理炉操作中发现的问题必须及时上报给上级领导，并采取相应的措施加以解决。
第二章热处理炉的安全操作第七条热处理炉操作人员必须熟悉热处理工艺参数，并按照要求进行操作。
第八条操作人员必须保证热处理炉、传送设备以及周围环境的清洁卫生。
第九条操作人员必须穿戴符合安全要求的工作服、鞋帽，以保护好自己的安全。
第十条操作人员在操作热处理炉时，必须按照规定戴好防护手套、眼镜等防护用品。
第十一条操作人员在炉膛内进行操作时，必须戴好呼吸器、防护面具等防护用品。
第十二条清理炉膛时，必须切断电源，并等待炉膛完全冷却后进行操作。
第十三条在炉膛内操作时，必须注意炉膛内是否有可燃、易爆物品，并做好防火措施。
第十四条在炉膛内进行操作时，必须做好防滑措施，以免发生意外摔倒。
第十五条在操作热处理炉时，必须严格按照操作规程进行，不得擅自更改。
第十六条炉膛温度过高或有异常情况时，必须及时切断电源，并上报上级领导。
第三章热处理炉的操作流程第十七条操作人员在进入炉膛内进行操作前，必须穿戴好防护用品，并做好防火措施。
第十八条操作人员必须熟悉热处理炉的工作原理和操作流程，并按照操作规程进行操作。
第十九条操作人员在炉膛内进行操作时，必须保持警觉，防止发生意外。
第二十条清洁炉膛时，必须使用特定的工具，并保持炉膛内的干燥。
第二十一条在进入炉膛内操作时，必须关闭好炉门，并牢记操作的时间。
第二十二条操作人员在炉膛内进行操作时，必须按照工艺参数进行操作，不得随意更改。
第二十三条操作人员在操作热处理炉时，必须定期检查设备是否完好，并及时更换损坏的零件。
可控气氛热处理设备
淡型放热式气氛
分为
放热式气氛的制备流程
原料气与空气按一定比例混合——燃烧室进行不完全燃烧——燃烧产物迅速冷却除水——经气水分离器进一步除水——制得放热式气氛
浓型主要用于毛坯料和不重要零件的保护加热；低碳钢的光洁退火以及中碳钢短时加热淬火。
淡型放热式气氛，主要用于铜及铜合金（不含锌）的光亮热处理、可锻铸铁退火和粉末冶金烧结。
吸附是放热过程，因此提高吸附剂温度可使吸附质排出。最常用的是热空气加热，分子筛和铝胶的再生温度为300~500℃，硅胶为180~250 ℃ 。由于吸附剂不易传热，升温速度应缓慢，每分钟应不超过10 ℃。再生完毕后，吸附剂应冷却，以恢复吸附能力。
抽真空（减压）再生。
01
气体加压可使吸附容量增加，相反，减压则可脱出吸附质。解吸压力愈低愈好，但真空度一般为20KPa左右。为使效果好，真空泵的抽速要大，抽真空并同时用净化气体吹洗分子筛，则再生就较为彻底。
第一节 概述
01
将采用可控气氛的热处理炉称为可控气氛热处理炉。
03
可控气氛：可实现金属的无氧化、无脱碳、无增碳加热，实现化学热处理控制（如碳势控制、氮势控制），完成诸如硅钢片的脱碳退火、钢铁工件脱碳后的复碳、低碳钢冲压件的穿透渗碳等的特殊热处理工艺。
02
第二章 可控气氛热处理设备
采用可控气氛热处理，可改善工件表面的组织结构，提高机器零件的使用性能；
吸热式气氛的制备流程
进入装有镍质催化剂的反应罐——热裂反应（外部供热，炉温950~1050 ℃ ）——高温气体急冷至300℃以下（以防止气氛中CO在480~700℃析出炭黑，降低气氛的碳势，堵塞管道 ）。
01
原料气自动流入发生装置管路中
02
热处理气氛炉
热处理气氛炉热处理气氛炉是一种可以控制气氛的高温炉，广泛应用于金属材料的热处理过程中。
其主要功能是在高温下进行氧化、还原、气氛调节等处理，以控制材料的化学成分和性质，从而满足不同的应用需求。
热处理气氛炉的工作原理是利用高温下氧化还原反应来改变材料的化学成分。
在热处理过程中，材料置于炉内，通过加热使其达到一定的温度，然后在特定的气氛下进行处理。
不同的气氛可以产生不同的反应，从而改变材料的化学成分和性质。
例如，在氧化性气氛下可以使金属表面产生一层氧化膜，从而提高其抗腐蚀性能；在还原性气氛下则可以还原金属氧化物，从而改变其化学成分和性质。
热处理气氛炉的控制系统是热处理过程中最关键的组成部分之一。
其主要作用是通过调节温度、气氛等参数来控制炉内的热处理过程，从而保证材料的质量和性能。
热处理气氛炉的控制系统一般包括控制器、传感器、加热元件等组成部分。
其中，控制器是热处理过程中最重要的部分，其主要作用是根据预设的温度、时间、气氛等参数来控制炉内的加热元件，从而使材料达到预期的温度和气氛。
热处理气氛炉的应用范围非常广泛，主要包括金属材料的退火、淬火、回火、时效等热处理过程。
例如，钢材在制造过程中需要经过退火、淬火等热处理过程，以提高其强度和韧性；铝合金在制造过程中需要经过时效处理，以提高其强度和耐腐蚀性等方面的性能。
此外，热处理气氛炉还广泛应用于电子、光电、陶瓷等材料的生产加工过程中。
在现代工业生产中，热处理气氛炉已经成为不可或缺的重要设备之一。
其通过控制温度、气氛等参数来改变材料的化学成分和性质，从而满足不同的应用需求。
未来，随着科技的不断进步和材料需求的不断增长，热处理气氛炉的应用前景将会越来越广阔。
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南京工程学院教案【教学单元首页】第17-18 次课授课学时 4 教案完成时间：2013.2第九章热处理炉内气氛及控制研究炉内气氛目的：1）防止工件加热过程氧化、脱碳；2）对工件进行化学热处理。
§9.1热处理炉内气氛种类（P124-129）热处理炉内气氛即炉内气体介质，主要有空气、真空和可控气氛等。
可控气氛指成分和性质可适当控制的气体，包括反应生成气氛、分解气氛和单元素气氛，在热处理炉生产中常用可控气氛包括吸热式气氛、放热式气氛、氨分解气氛、滴注式气氛、氮基气氛和氢气等。
P124什么是可控气氛？一.吸热式气氛定义：燃料气与少于或等于理论空气需要量一半的空气在高温及催化剂作用下，发生不完全燃烧生成的气氛。
因反应产生的热量不足以补偿系统的吸热和散热（即不能维持反应温度），须借助外部热量维持反应的进行，故称为吸热式气氛。
成分：吸热式气氛主要成分是H2、CO和N2，还有少量的CO2和CH4。
用途：1）吸热式气氛碳势约0.4%，对低碳钢是还原性和渗碳性气氛。
2）吸热式气氛主要用于渗碳载气、中高碳钢加热时的保护气氛（光亮淬火），但不宜作为高铬钢和高强度钢的保护气氛，因为碳与铬反应生成碳化物会使高铬钢贫铬；气氛中的氢易导致高强度钢氢脆。
3）吸热式气氛经过再处理除去CO和CO2后获得的以H2和N2为主的气氛可用于不锈钢和硅钢光亮加热保护气氛。
（见P124表10-2）二.放热型气氛定义：原料气与理论空气需要量一半以上的空气不完全燃烧的产物。
因反应放出的热量足以维持反应进行而不需外加热源，故称为放热型气氛。
成分：放热型气氛主要成份是N2、CO、CO2。
为提高气氛还原性，常再进行净化处理，以除去其中氧化性成分CO2和H2O。
通过改变空气和燃料气比以及净化处理，可在较宽范围内改变气氛成分和性质，一般又把这类气氛分为淡型（混合气中加入较多空气）、浓型（混合气中加入较少空气）和净化型（净化处理的放热式气氛）三种。
气氛性质：视气氛成分、工件含碳量和工作温度而定。
可能是还原型和增碳性的，也可能是氧化型和脱碳性的。
用途：1）浓型放热式气氛是还原性、弱脱碳性气氛，常用于低、中碳钢光亮淬火保护气氛；2）淡型放热式气氛是为微氧化性和脱碳性气氛，常用于低碳钢和铜光洁加热保护气氛；3）净化型放热式气氛由于气氛中氧化性、脱碳性成分CO2被去除，主成分由氮气和一定量的CO和H2组成，属于还原性气氛，可用于中高碳钢光亮加热保护气氛；4）净化型气氛再加少量富渗碳气，可用作高碳钢保护气氛和化学热处理介质。
三.氨分解气氛及氨燃烧气氛分类：分加热分解气氛（吸热式）和燃烧气氛（放热式）两类。
燃烧气氛又分完全燃烧和不完全燃烧气氛两种。
制备原理：将无水氨加热到800-900℃，在催化剂作用下，分解成氢气+氮气的气氛。
氨分解气氛（75%H2+25%N2）特点和应用：具有强还原性和弱脱碳性，常用于不锈钢、硅钢、铜和高铬钢光亮加热保护气氛。
完全燃烧气氛组成和应用：主要由氮气（99%）和少量氢气（1%）组成，属于中性气氛，可用于铜和碳钢光洁加热保护气氛。
氨不完全燃烧气氛组成和应用：主要由氮气（76%）和氢气（24%）组成，具有还原性和弱脱碳性，可用于不锈钢和硅钢光亮加热保护气氛。
四.氢氢是一种强还原性很气体。
多用作铜及其合金退火、硬质合金烧结、不锈钢退火以及钼丝电热元件保护气氛。
氢中常含微量水分，易引起氧化脱碳，要求高纯氢时应进行脱水。
五.氮基气氛以氮为基本成分的混合气体。
可由淡型放热型气氛经净化处理制得或由工业纯氮除去残存氧而制得。
由于氮是不活泼气体，不与金属发生化学反应，可用于中、高碳钢退火、正火和淬火加热保护气氛。
六.滴注式气氛将甲醇、乙醇、煤油、甲酰铵等有机液体直接滴入热处理炉内，经裂解后生成的可控气氛。
滴注气氛的主要成份是H2、CO和少量的CO2、H2O、CH4等。
气氛性质：取决于有机液体C/O比，C/O比大于1如乙醇、丙酮、异丙酮、醋酸乙酯等，生成气氛强还原性和强渗碳性气氛；C/O比等于1如甲醇，生成气氛为强还原性和弱渗碳性气氛；如果C/O比小于1如蚁酸，则为氧化性和脱碳性气氛。
§9.2可控气氛制备（P125-128）一.吸热式可控气氛制备原理及流程1.制备原理如前所述，吸热式气氛由原料气（天燃气、丙烷、液化石油气、城市煤气等）与小于或等于理论空气需要量一半的空气在高温和催化剂作用下，发生不完全燃烧生成的气氛。
以丙烷为例：完全燃烧反应式：C3H8+空气（5O2+18.8N2）==3CO2+4H2O+18.8N2+Q，可见，空气与丙烷混合比为(5+18.8):1=23.8:1制备吸热性可控气氛反应如下：2C3H8+3O2+11.28N2==6CO+8H2+11.28N2+ 454.94J，可见，空气与丙烷混合比为(3+11.28):2=7.14:1。
对比可见，制备吸热式气氛混合比较低，因混合气自身燃烧放出的热量较少，放出的热量不足以维持燃烧反应持续进行，因此，制备吸热性可控气氛制备需由外部提供热量。
通过降低空气与原料气混合比可调整气氛中CO和CO2、H2和H2O、H2与CH4的相对量，即调整气氛碳势，因此称这种气氛为可控气氛。
2.催化剂（触媒）（补充）作用：1）降低反应温度。
没有催化剂，反应温度必须提高到1200℃。
2）加快反应速度，缩短反应时间。
催化剂：主要成份：NiO，通过反应罐中产生的还原性气体还原生成有催化作用的活性镍。
催化剂载体：多孔氧化铝泡沫砖。
通过浸泡催化剂溶液后烘干获得。
工业中应防止触媒“中毒”（指触媒表面受某种物理或化学作用而失去催化作用）。
“中毒”通常是由于积聚“碳黑”引起的。
可通过燃烧去掉触媒上的碳黑而恢复其催化功能。
恢复中毒催化剂催化功能方法：1）取出放在箱式炉内加热到850℃左右，烧掉碳黑。
2）向反应罐通入空气，同时控制反应罐内温度，该温度根据反应罐内碳黑量多少进行调整，当反应罐内碳黑较多时，反应罐内温度控制在700-800℃左右；而当反应罐内碳黑较少时，则控制在850℃左右。
3）烧碳黑时间根据反应罐排出气体中CO、CO2量确定，当排出气体中CO 含量趋近于零、CO2含量小于1%时即可结束烧碳黑。
烧碳黑周期：一般1次/周。
3.制备流程原料气经减压阀、流量计和压力调节阀进入混合器，同时空气经过过滤器和流量计也进入混合器→在混合器内混合的气体由泵鼓入反应罐→在1000-1050℃的反应罐内在镍基催化剂作用下进行化学反应生成吸热式气氛→吸热式气氛通过冷却器冷却（反应罐出来的高温气体必须快冷到300℃以下，否则在400-700℃之间气氛会发生如下反应：2CO==C+CO2；CH4==C+2H2而产生碳黑，引起气氛成分变化）→通入炉内使用。
4.制备装置构成制备吸热式气氛系统非常复杂，大致由以下几部分组成：1）气体管路和混合系统原料气管路主要有减压阀、压力继电器、电磁开关、零压阀（或压力调节阀）等组成。
零压阀作用：确保原料气和空气压力在混合时保持平衡，从而保证混合比例稳定。
压力继电器作用：确保原料气压力不低于某一要求值，当低于该要求值时，压力继电器将断开，关闭管路。
混合系统中设有混合器，确保原料气和空气在容器内混合均匀。
2）动力系统动力系统作用：通过泵将混合气供入反应罐内。
泵通常是罗茨泵，它是一种定量泵，不能根据管路气体压力调整流量，因此常设一旁通回路，跨在泵的进、出气端管路上，由旁通阀控制。
当输出端压力增大到一定值时，旁通阀即自行开启，使泵鼓出的气体经旁通阀返回供气端，以防泵因气压过大而着火。
泵有时也使用叶片泵。
3）反应系统：由反应罐、加热炉和冷却器组成。
4）安全系统主要有单向阀、放散阀、防爆阀和火焰逆止阀等。
单向阀起限定混合气体单向流动作用。
放散阀起排除管道内过量气体作用。
当气体压力过大时，放散阀自行开启。
防爆阀是混合气体燃烧爆炸时的应急阀门，爆炸气体可将该阀鼓开，从而保护管路。
火焰逆止阀的作用是当管道发生回火时，自动截止气体管道。
5.炉内吸热式气氛发生器近年来，日本中外炉公司、英国Wellman和美国Surface公司成功研制了用于密封箱式炉炉内吸热式气氛发生器。
该发生器直接装在工艺温度在800-950℃热处理炉上，由于催化剂产气能力高、避免了保护气体二次加热，因而使运行成本降低20%左右。
二.放热式可控气氛1.制备原理如前所述，放热型气氛是由原料气（液化石油气、煤气或其它气体燃料）与较多的空气（n=0.5-0.95）不完全燃烧产生。
以丙烷为例：完全燃烧：C3H8+5O2+18.8N2==3CO2+4H2O+18.8N2+Q，1份丙烷产气（3+18.8）=21.8气体（H2O在冷凝中除去）。
不完全燃烧：2C3H8+3O2+11.28N2==6CO+8H2+11.28N2+Q，产气量为2：（6+8+11.28）=1：12.64。
根据上述反应式可见：1）通过改变空气加入量，可以获得不同CO/CO2比值的气氛。
空气加入量少时，CO/CO2比值大，制得的气氛氧化性、脱碳性弱；反之，如果空气加入多，CO/CO2比值小，气氛氧化性、脱碳性强。
2）空气加入量越多，发生完全燃烧的比例越高，单位体积丙烷气产生的气体量越多，反之越少。
2.制备流程原料气与空气混合→罗茨泵送到烧嘴→在燃烧室内燃烧及裂解，未燃烧部分与原料气通过催化剂完全反应→反应产物通入冷凝器中除水→视情况决定是否净化→放热型气氛。
§9.3碳势和氧势测量与控制一.钢在炉气中的氧化还原反应（P121）1.钢在CO2-CO气氛中的反应1）氧化还原反应钢在CO2-CO气氛中将发生如下可逆氧化-还原反应：Fe+CO2==FeO+CO，其反应速度和方向取决于CO/CO2比值和温度，反应方向可用平衡常数来判断。
2）平衡常数表示方法设一定温度下反应达到平衡时气氛中各气体浓度不再发生变化，则反应平衡常数K P1=P CO/P CO2 =[CO]/[CO2]=（CO）/（CO2），式中：P CO、P CO2分别为气氛中CO和CO2气体分压；[CO]、[CO2]分别为气氛中CO和CO2气体浓度；（CO）、（CO2）分别为气氛中CO和CO2气体体积百分含量。
3）平衡常数确定方法平衡常数与温度有关，一定温度下的K P1是个定值，有下述两种确定方法：方法一：通过实验测定P CO、P CO2 ，[CO]、[CO2]或（CO）、（CO2），通过计算得到。
方法二：通过热力学反应自由能计算得到：假设某温度下上述反应自由焓变为ΔG0，则由ΔG0=-RTlnK P1可计算出K P1，研究表明，K P1可用下述公式计算，即：lgK P1=-966.7/T+1.1554）用平衡常数判定反应方向根据某温度下K P1和混合气中CO和CO2实际浓度比，可判别反应方向：即当（CO）/（CO2）>K P1时，气氛为还原性气氛，上述反应向左进行；当（CO）/（CO2）<K P1时，气氛为氧化性气氛，上述反应向右进行。