热处理手册

第4版前言

第1章 绪论

1.1 热处理设备分类

1.1.1 热处理主要设备

1.1.2 热处理辅助设备

1.2 热处理炉的分类、特性和编号

1.2.1 热处理炉的分类

1.2.2 热处理炉的主要特性

1.2.3 热处理炉的编号

1.3 加热装置的类别和特性

1.3.1 感应加热装置

1.3.2 火焰加热装置

1.3.3 接触电阻加热装置

1.3.4 直接电阻加热装置

1.3.5 电解液加热装置

1.3.6 等离子加热装置

1.3.7 激光加热装置

1.3.8 电子束加热装置

1.4 气相沉积装置的类别和特性

1.4.1 气相沉积装置

1.4.2 离子束装置

1.5 热处理设备的技术经济指标

1.6 热处理设备设计的一般程序和基本要求

1.6.1 设计的初始资料

1.6.2 热处理设备设计的基本内容和步骤

1.7 热处理电热设备设计的一般要求

1.7.1 电热设备设计通用性技术要求

1.7.2 电阻炉的设计要求

第2章 热处理设备常用材料及基础构件

2.1 耐火材料

2.1.1 耐火材料的主要性能

2.1.2 常用的耐火制品

2.1.3 不定形耐火材料

2.1.4 耐火纤维

2.2 隔热材料

2.2.1 硅藻土及其制品

2.2.2 石棉制品

2.2.3 矿渣棉及其制品

2.2.4 蛭石及其制品

2.2.5 岩棉制品

2.2.6 膨胀珍珠岩制品

2.2.7 硅酸钙绝热板

2.2.8 纳米绝热材料

2.3 耐热金属材料

2.3.1 耐热钢

2.3.2 耐热铸钢及合金

2.3.3 耐热铸铁

2.4 电热材料及基础构件

2.4.1 金属电热元件

2.4.2 非金属电热元件

2.4.3 红外电热元件

2.4.4 管状电热元件

2.4.5 辐射管

2.5 常用设备和仪表

2.5.1 通风机

2.5.2 泵

2.5.3 真空泵

2.5.4 阀门

2.5.5 真空阀

2.5.6 流速、流量计

2.5.7 压力测量仪表

参考文献

第3章 热处理电阻炉

3.1 热处理电阻炉选择与设计内容

3.2 热处理电阻炉炉体结构

3.2.1 炉架和炉壳

3.2.2 炉衬

3.2.3 炉口装置

3.3 热处理电阻炉功率计算

3.3.1 间歇式炉功率计算

3.3.2 连续式热处理炉的功率计算

3.4 普通间歇式箱式电阻炉

3.4.1 炉型种类及用途

3.4.2 炉子结构及特性

3.5 台车炉

3.5.1 炉型种类及用途

3.5.2 炉子结构

3.6 RJ系列自然对流井式电阻炉

3.6.1 炉型种类及用途

3.6.2 炉子结构及特性

3.7 强迫对流箱式电阻炉

3.7.1 炉型种类及用途

3.7.2 炉子结构及特性

3.7.3 气体流量计算

3.8 强迫对流井式电阻炉

3.8.1 炉型种类及用途

3.8.2 炉子结构及特性

3.9 井式渗碳炉和渗氮炉

3.9.1 炉型种类及用途

3.9.2 炉子结构及特性

3.10 罩式炉

3.10.1 炉型种类及用途

3.10.2 炉子结构及特性

3.10.3 罩式炉功率分配

3.11 密封箱式炉

3.11.1 炉型种类及用途

3.11.2 炉子结构及特性

3.11.3 密封箱式炉生产线

3.11.4 炉内导轨

3.12 转筒式炉

3.12.1 转筒式炉的特点及用途

3.12.2 转筒式炉的结构

3.13 推杆式连续热处理炉及其生产线

3.13.1 推杆式炉的特点及用途

3.13.2 推杆式渗碳炉及其生产线

3.13.3 推杆式渗氮炉及其生产线

3.13.4 推杆式普通热处理炉

3.13.5 推杆式炉的结构

3.13.6 三室推杆式气体渗碳炉

3.14 输送带式炉及其生产线

3.14.1 输送带式炉的特点及用途

3.14.2 DM型网带式炉

3.14.3 TCN型网带式炉

3.14.4 无罐输送带式炉

3.14.5 网带式炉的基本结构

3.14.6 链板式炉

3.15 振底式炉

3.15.1 振底式炉的特点及用途

3.15.2 气动振底式炉

3.15.3 机械式振底炉

3.15.4 电磁振底炉

3.16 辊底式炉

3.16.1 辊底式炉的特点及用途

3.16.2 炉型结构

3.16.3 辊子

3.16.4 辊底式炉炉膛结构

3.17 转底式炉

3.17.1 转底式炉的特点及用途

3.17.2 炉型结构

3.17.3 转底式炉的主要结构组成

3.18 滚筒式（鼓形）炉

3.18.1 滚筒式炉的特点及用途

3.18.2 滚筒式炉结构

3.19步进式和摆动步进式炉

3.19.1 步进式炉的特点及用途

3.19.2 摆动步进式炉及生产线

3.20 牵引式炉

3.20.1 牵引式炉的特点及用途

3.20.2 钢丝固溶处理、淬火炉及生产线

3.20.3 牵引式钢丝等温淬火炉及生产线

3.20.4 双金属锯带热处理生产线

参考文献

第4章 热处理浴炉及流态粒子炉

4.1 浴炉的特点和种类

4.1.1 浴炉的特点

4.1.2 按浴液分类的浴炉

4.1.3 按加热方式分类的浴炉

4.1.4 浴炉的品种代号

4.1.5 浴炉的热工性能

4.2 低温浴炉

4.2.1 结构形式

4.2.2 浴液需要量

4.2.3 浴槽

4.2.4 浴炉功率计算

4.2.5 加热装置

4.2.6 浴剂搅拌

4.2.7 浴剂冷却

4.2.8 浴槽的清理

4.2.9 硝盐浴炉安全防护

4.2.1 0低温浴炉示例

4.3 外部电加热中温浴炉

4.3.1 结构形式

4.3.2 浴槽

4.3.3 炉子功率

4.3.4 加热装置

4.3.5 炉型示例

4.4 燃料加热中温浴炉

4.4.1 结构形式

4.4.2 燃烧装置

4.4.3 炉子功率

4.4.4 燃料加热浴炉示例

4.5 插入式电极盐浴炉

4.5.1 结构形式

4.5.2 浴槽

4.5.3 电极盐浴炉的功率

4.5.4 插入式电极布置

4.5.5 电极材料及结构

4.5.6 电极设计参数

4.6 埋入式电极盐浴炉

4.6.1 结构形式

4.6.2 埋入式电极盐浴炉炉膛尺寸（浴槽内尺寸）

4.6.3 埋入式电极盐浴炉浴槽结构

4.6.4 埋入式电极盐浴炉钢板槽

4.6.5 埋入式电极盐浴炉的功率

4.6.6 埋入式盐浴炉的电极形式和布置

4.6.7 电极冷却装置

4.6.8 电极盐浴炉示例

4.6.9 电极盐浴炉的启动

4.6.10 盐浴炉的变压器

4.6.11 电极盐浴炉汇流板

4.7 盐浴炉排烟装置

4.8 盐浴炉设备机械化与自动化

4.8.1 盐浴炉用的工件运送机构

4.8.2 回转式盐浴炉生产线

4.9 浴炉的使用、维修及安全操作

4.10 流态粒子炉

4.10.1 流态粒子炉技术性能

4.10.2 流态粒子炉工作原理

4.10.3 流态粒子炉的基本类型

4.10.4 流态粒子炉的应用

参考文献

第5章 真空与等离子热处理炉

5.1 真空热处理炉

5.1.1 真空热处理炉的基本类型

5.1.2 真空热处理炉的结构与设计

5.1.3 真空系统

5.1.4 真空测量与供气

5.1.5 真空热处理炉的性能考核与使用维修

5.1.6 真空热处理炉实例

5.2 等离子热处理炉

5.2.1 等离子热处理炉的基本类型

5.2.2 等离子热处理炉的主要构件

5.2.3 等离子热处理炉的电源及控制系统

5.2.4 等离子热处理炉实例

5.2.5 等离子热处理炉的性能考核与使用维修

参考文献

第6章 热处理燃料炉

6.1 燃料炉概述

6.1.1 常用燃料炉分类

6.1.2 燃料炉炉型选择

6.2 炉用燃料及燃烧计算

6.2.1 燃料分类

6.2.2 燃料燃烧计算

6.2.3 燃料换算

6.3 燃料炉设计与计算

6.3.1 常用燃料炉设计

6.3.2 燃料消耗量计算

6.3.3 炉架设计与计算

6.3.4 炉衬设计

6.4 燃料炉附属设备

6.4.1 燃烧装置

6.4.2 预热器

6.4.3 管道设计

6.4.4 炉用机械

6.5 排烟系统

6.5.1 烟道布置及设计要求

6.5.2 烟道阻力计算

6.5.3 烟囱设计

6.6 燃料炉的运行

6.6.1 烘炉

6.6.2 燃料炉操作规程

6.6.3 燃料炉的调节

参考文献

第7章 热处理感应加热及火焰加热装置

7.1 感应加热电源

7.1.1 概况

7.1.2 晶闸管（SCR）中频感应加热电源

7.1.3 MOSFET和IGBT固态感应加热电源

7.1.4 真空管（电子管）高频感应加热电源

7.1.5 工频感应加热装置

7.2 感应淬火机床

7.2.1 感应淬火机床分类

7.2.2 感应淬火机床的基本结构

7.2.3 感应淬火机床的选择要求

7.2.4 感应淬火机床中常用的机械、电气部件

7.2.5 感应淬火机床常用的数控系统

7.2.6 感应淬火机床实例

7.3 火焰表面加热装置

7.3.1 乙炔

7.3.2 气瓶与管道

7.3.3 火焰加热用工具与阀类

7.3.4 火焰淬火机床

参考文献

第8章 表面改性热处理设备

8.1 激光表面热处理装置

8.1.1 激光表面热处理装置的构成

8.1.2 激光热处理装置实例

8.1.3 激光加工的安全防护措施

8.2 电子束表面改性装置

8.2.1 电子束表面改性装置的进展

8.2.2 电子束热处理装置组成

8.3 气相沉积装置

8.3.1 化学气相沉积装置

8.3.2 等离子体辅助化学气相沉积装置

8.3.3 等离子体增强化学气相沉积

8.3.4 物理气相沉积

8.3.5 沉积金刚石薄膜的技术

参考文献

第9章 热处理冷却设备

9.1 淬火冷却设备的作用与要求

9.2 淬火冷却设备的分类

9.2.1 按冷却工艺方法分类

9.2.2 按介质分类

9.3 浸液式淬火冷却设备（淬火槽）设计

9.3.1 设计准则

9.3.2 淬火冷却介质需要量计算

9.3.3 淬火槽的搅拌

9.4 几种常见淬火槽的结构形式

9.4.1 普通型间歇作业淬火槽

9.4.2 深井式或大直径淬火槽

9.4.3 连续作业淬火槽

9.4.4 可相对移动的淬火槽

9.5 淬火冷却介质的加热

9.6 淬火冷却介质的冷却

9.6.1 冷却方法

9.6.2 冷却系统的设计

9.7 淬火槽输送机械

9.7.1 淬火槽输送机械的作用

9.7.2 间歇作业淬火槽提升机械

9.7.3 连续作业淬火槽输送机械

9.7.4 升降、转位式淬火机械

9.8 去除淬火槽氧化皮的装置

9.9 淬火槽排烟装置与烟气净化

9.9.1 排烟装置

9.9.2 油烟净化装置

9.10 淬火冷却过程的控制装置

9.10.1 淬火冷却过程的控制参数

9.10.2 淬火槽的控制装置

9.11淬火槽冷却能力的测定

9.11.1 动态下淬火冷却介质冷却曲线的测定

9.11.2 淬火槽冷却能力的连续监测

9.12 淬火油槽的防火

9.12.1 淬火油槽发生火灾的原因

9.12.2 预防火灾的措施

9.13 淬火压床和淬火机

9.13.1 淬火压床和淬火机的作用

9.13.2 轴类淬火机

9.13.3 大型环状零件淬火机

9.13.4 齿轮淬火压床

9.13.5 板件淬火压床

9.13.6 钢板弹簧淬火机

9.14 喷射式淬火冷却装置

9.14.1 喷液淬火冷却装置

9.14.2 气体淬火冷却装置

9.14.3 喷雾淬火冷却装置

9.15 冷处理设备

9.15.1 制冷原理

9.15.2 制冷剂

9.15.3 常用冷处理装置

9.15.4 低温低压箱冷处理装置

9.15.5 深冷处理设备

9.15.6 冷处理负荷和安全要求

参考文献

第10章 热处理辅助设备

10.1 可控气氛发生装置

10.1.1 吸热式气氛发生装置

10.1.2 放热式气氛发生装置

10.1.3 工业氮制备装置

10.1.4 其他气氛发生装置

10.1.5 气体净化装置

10.1.6 可控气氛经济指标对比

10.2 清洗设备

10.2.1 一般清洗机

10.2.2 超声波清洗设备

10.2.3 脱脂炉清洗设备

10.2.4 真空清洗设备

10.2.5 环保溶剂型真空清洗机

10.3 清理及强化设备

10.3.1 机械式抛丸设备

10.3.2 抛丸强化设备

10.3.3 喷丸及喷砂设备

10.3.4 液体喷砂清理设备

10.4 矫直（校直）设备

10.5 起重运输设备

10.6 热处理夹具

10.6.1 热处理夹具设计要求

10.6.2 热处理夹具设计实例

10.6.3 热处理夹具材料

参考文献

第11章 热处理生产过程控制

11.1 热处理生产过程控制系统

11.1.1 热处理生产自动控制装置的基本组成

11.1.2 热处理生产过程控制的结构

11.2 温度控制

11.2.1 温度传感器

11.2.2 温度显示与调节仪表

11.2.3 温度控制执行器

11.2.4 热处理温度控制方法

11.3 热处理气氛控制

11.3.1 热处理气氛控制系统特点

11.3.2 气氛传感器

11.3.3 气氛调节控制仪

11.3.4 气氛控制执行器

11.3.5 渗碳工艺过程控制

11.3.6 渗氮工艺过程控制

11.4 热处理过程真空控制

11.4.1 热处理真空度的选择

11.4.2 真空泵

11.5 冷却过程控制

11.5.1 新型设备控制系统的设计要求

11.5.2 控制系统的结构组成与功能实现

11.5.3 控制软件与功能实现

11.5.4 智能控制系统的特点

11.6 热处理生产过程控制

11.6.1 热处理生产过程控制设备

11.6.2 热处理生产过程控制的结构

11.6.3 热处理生产过程控制系统发展

11.7 虚拟仪器技术在热处理过程控制中的应用

11.8 生产线控制示例——密封箱式渗碳炉生产线控制

参考文献

第12章 热处理工艺材料

12.1 热处理原料气体

12.1.1 氢气

12.1.2 氮气

12.1.3 氨气（液氨）

12.1.4 丙烷

12.1.5 丁烷

12.1.6 天然气

12.1.7 液化石油气

12.2 热处理盐浴用盐

12.2.1 盐浴用原料盐

12.2.2 热处理盐浴成分及用途

12.2.3 盐浴校正剂

12.3 化学热处理渗剂

12.3.1 渗碳剂

12.3.2 碳氮共渗剂

12.3.3 渗氮剂

12.3.4 氮碳共渗剂

12.3.5 渗硫剂

12.3.6 硫氮共渗及硫氮碳共渗剂

12.3.7 QPQ复合处理工艺用盐

12.3.8 渗硅剂

12.3.9 渗锌剂

12.3.10 渗铝剂

12.3.11 渗硼剂

12.3.12 渗铬剂

12.3.13 渗钒剂

12.3.14 渗钛剂

12.3.15 二元及多元金属共渗剂

12.3.16 TD超硬覆层处理剂

12.4 热处理涂料

12.4.1 热处理保护涂料

12.4.2 化学热处理防渗涂料

12.5 淬火冷却介质

12.5.1 水及盐溶液

12.5.2 淬火油

12.5.3 聚合物淬火液

12.5.4 淬火冷却介质的选择

12.5.5 淬火冷却介质使用常见问题及原因

参考文献

第13章 热处理节能与环境保护

13.1 热处理节能的几个基本因素

13.1.1 能源利用率与能耗

13.1.2 热效率与加热次数

13.1.3 设备负荷率与设备利用率

13.1.4 生产率与产品质量

13.2 热处理节能技术导则

13.2.1 加热设备节能技术指标

13.2.2 热处理设备节能技术措施

13.2.3 热处理节能的工艺措施

13.2.4 热处理节能的主要环节

13.2.5 能源管理和合理利用

13.3 热处理节能的基本策略

13.3.1 处理时间最小化

13.3.2 能源转化过程最短化

13.3.3 能源利用效率最佳化

13.3.4 余热利用最大化

13.4 热处理节能的基本途径

13.4.1 热处理能源浪费的主要原因

13.4.2 热处理节能的基本思路和途径

13.5 热处理能源及加热方式节能

13.5.1 热处理能源

13.5.2 热处理加热方式与能耗

13.6 热处理工艺与节能

13.6.1 工艺设计节能

13.6.2 常规热处理工艺节能

13.6.3 热处理新工艺和特殊工艺节能

13.7 材料与节能

13.8 热处理设备节能

13.8.1 热处理炉型选择与节能

13.8.2 电阻炉的节能

13.8.3 燃料炉的节能

13.9 热处理的余热利用

13.9.1 采用烟气预热助燃空气

13.9.2 铸造、热轧、锻造等工序与热处理有机结合

13.9.3 生产线热能综合利用

13.9.4 废气通过预热带预热工件

13.10 热处理工辅具的节能

13.10.1 工辅具能耗的产生

13.10.2 减少工辅具能耗的措施

13.11 热处理控制节能

13.11.1 电阻炉温度控制节能

13.11.2 燃料炉燃烧控制节能

13.11.3 计算机及智能控制节能

13.12 热处理专业化节能

13.12.1 热处理生产的专业化

13.12.2 热处理厂家的专业化

13.13生产管理节能

13.13.1 生产管理节能的基本任务

13.13.2 生产管理节能的基本措施

13.14 热处理生产的环境污染与危害

13.14.1 化学性有害因素对环境的影响

13.14.2 物理性有害因素对环境的影响

13.14.3 忽视生产安全的危害和影响

13.15 热处理生产的环境保护

13.15.1 调整能源结构

13.15.2 采用少无污染的生产工艺及设备

13.15.3 废弃物综合利用

13.16 环境保护管理

13.16.1 环境保护法规

13.16.2 环境保护的相关标准

13.16.3 环境保护技术管理

参考文献

第14章 热处理车间设计

14.1 工厂设计一般程序

14.1.1 设计阶段

14.1.2 初步设计

14.1.3 施工设计

14.2 热处理车间分类和特殊性

14.2.1 热处理车间分类

14.2.2 热处理车间生产的特殊性

14.3 热处理车间生产任务和生产纲领

14.4 车间工作制度及年时基数

14.4.1 工作制度

14.4.2 年时基数

14.5 工艺设计

14.5.1 工艺设计的基本原则

14.5.2 工艺设计的内容

14.5.3 零件技术要求的分析

14.5.4 零件加工路线和热处理工序的设置

14.5.5 热处理工艺方案的制订

14.5.6 热处理工序生产纲领的计算

14.6 热处理设备的选型与计算

14.6.1 热处理设备选型的依据

14.6.2 热处理设备选型的原则

14.6.3 热处理设备的选型

14.6.4 设备需要量的计算

14.7 车间位置与设备平面布置

14.7.1 总平面布置

14.7.2 车间平面布置

14.7.3 热处理车间面积

14.8 热处理车间建筑物与构筑物

14.8.1 对建筑物的要求

14.8.2 厂房建筑参数

14.9 车间公用动力和辅助材料消耗量

14.9.1 电气

14.9.2 燃料消耗量计算

14.9.3 压缩空气消耗量计算

14.9.4 生产用水量计算

14.9.5 可控气氛原料消耗量计算

14.9.6 蒸汽消耗量计算

14.9.7 辅助材料消耗量计算

14.10 热处理车间的职业安全卫生与环境保护

14.10.1 职业安全卫生

14.10.2 环境保护

14.11 节能与合理用能

14.12 热处理车间人员定额

14.13 热处理车间工艺投资及主要数据和技术经济指标

14.14 需要说明的主要问题及建议

参考文献

第15章 热处理炉设计基础资料表

表15.1 常用热工单位换算表

表15.2 金属材料的密度、比热容和热导率

表15.3 常用金属不同温度的比热容

表15.4 保温、建筑及其他材料的密度和热导率

表15.5 几种保温、耐火材料的热导率与温度的关系

表15.6 常用材料的线胀系数

表15.7 常用材料的摩擦因数

表15.8 常用材料极限强度的近似关系

表15.9 某些物体间的滑动摩擦因数

表15.10 材料滚动摩擦因数

表15.11 某些物体间的滚动摩擦因数

表15.12 水的物理性质

表15.13 干空气的物理性质

表15.14 1kg空气的湿体积和饱和水含量

表15.15 单一气体的密度

表15.16 单一气体的动力粘度

表15.17 单一气体的运动粘度

表15.18 单一气体的平均比热容

表15.19 单一气体的热导率

表15.20 单一气体的热扩散率

表15.21 单一气体的普兰特准数

表15.22 碳氢化合物气体的密度

表15.23 碳氢化合物气体的动力粘度和运动粘度

表15.24 碳氢化合物气体的平均比热容

表15.25 焦炉煤气和碳氢化合物气体的热导率和热扩散率

表15.26 碳氢化合物气体的普兰特准数

表15.27 高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的密度

表15.28 高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的动力粘度

表15.29 高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的运动粘度

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

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

表15.32 高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的热导率

表15.33 高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的热扩散率

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

表15.35 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的密度

表15.36 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的动力粘度

表15.37 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的运动粘度

表15.38 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的实际比热容

表15.39 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的平均比热容

表15.40 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的热导率

表15.41 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的热扩散率

表15.42 天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的普兰特准数

表15.43 可燃气的成分和燃烧性质

表15.44 工业用气体燃料的比热容

表15.45 辐射换热计算式

表15.46 常用材料的发射率（黑度）

表15.47 辐射遮蔽系数

表15.48 热处理炉的综合热交换

表15.49 炉壁外表面的综合传热系数

表15.50 高电阻电热合金丝电阻、面积、重量换算表

表15.51 高电阻电热合金带电阻、面积、重量换算表

表15.52 炉子功率与电热元件（0Gr25Al5）计算参考数据

表15.53 热处理件加热时厚、薄件的极限厚度

表15.54 局部阻力系数表

表15.55 台车炉牵引力和推拉料机推拉力计算式

表15.56 炉衬材料图例

《热处理手册：热处理设备和工辅材料（3）（第4版）（修订本）》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3卷，共15章，内容包括热处理设备分类、热处理设备常用材料及基础构件、热处理电阻炉、热处理浴炉及流态粒子炉、真空与等离子热处理炉、热处理燃料炉、热处理感应加热及火焰加热装置、表面改性热处理设备、热处理冷却设备、热处理辅助设备、热处理生产过程控制、热处理工艺材料、热处理节能与环境保护、热处理车间设计、热处理炉设计基础资料表等。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。
　　《热处理手册：热处理设备和工辅材料（3）（第4版）（修订本）》可供热处理工程技术人员、质量检验和生产管理人员使用，也可供科研开发、设计人员，高校和中专材料科学与工程专业师生参考。