本手册是一部热处理专业的综合工具书，共4卷。本卷是第3卷，共22章，内容包括：绪论，热处理温度测量，可控气氛及碳势控制、氮势控制，热处理工艺过程控制，热处理自动化与智能化，热处理车间设计，热处理节能、环保与安全，热处理工艺材料与淬火冷却介质，热处理设备常用的材料及基础构件，可控气氛热处理炉，真空热处理炉，感应热处理设备，离子热处理设备，激光热处理设备，气相沉积设备，铝合金热处理设备，钢板热处理生产线，大型铸锻件热处理设备，热处理冷却设备，热处理清洗设备，热处理清理及强化设备，热处理设备设计基础及选型。本手册由中国机械工程学会热处理分会组织编写，内容系统全面，具有一定的权威性、科学性、实用性、可靠性和先进性。

前言

第1章绪论1

1.1热处理设备的分类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热处理炉的分类和特性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

1.3热处理设备的技术经济指标3

1.3.1性能指标3

1.3.2运行指标4

1.3.3能耗及碳排放指标4

1.3.4可靠性及寿命4

1.3.5安全卫生与环境5

1.4热处理设备的绿色、低碳、智能化发展5

参考文献5

第2章热处理温度测量6

2.1热处理设备和仪表系统分类6

2.1.1热处理炉分类6

2.1.2仪表系统分类7

2.2温度传感器7

2.2.1热电偶7

2.2.2热电阻15

2.2.3辐射温度计15

2.2.4其他温度传感器15

2.3温度显示与控温仪表16

2.3.1数字式温度显示调节仪表16

2.3.2智能调节仪17

2.4系统精度校验（SATs）19

2.4.1系统精度校验和大允许调整量要求19

2.4.2实施条件21

2.4.3校验周期21

2.4.4校验程序21

2.5温度均匀性测量（TUS）23

2.5.1实施条件和测量周期23

2.5.2检测装置和检测方法25

2.5.3温度均匀性测量和替代方法26

2.5.4补充热辐射测试31

参考文献31

第3章可控气氛及碳势控制、氮势控制32

3.1可控气氛分类、应用及安全32

3.1.1可控气氛分类32

3.1.2可控气氛的选择与使用33

3.1.3可控气氛的安全使用34

3.2可控气氛的制备37

3.2.1放热式气氛制备37

3.2.2吸热式气氛制备42

3.2.3放热-吸热式气氛发生器46

3.2.4甲醇裂解气氛47

3.2.5氮基气氛47

3.2.6氨气的汽化与氨裂解气48

3.2.7气体净化装置52

3.2.8可控气氛经济指标对比56

3.3可控气氛的碳势控制57

3.3.1炉内气氛与钢铁的氧化还原反应57

3.3.2碳势控制61

3.4可控气氛的氮势控制69

3.4.1氮势69

3.4.2气氛组分关系71

3.4.3气氛测量装置74

3.4.4氮势控制76

参考文献77

第4章热处理工艺过程控制78

4.1热处理的温度控制78

4.1.1影响温度控制的因素78

4.1.2热处理炉的温度管理81

4.2热处理的气氛控制82

4.2.1影响气氛控制的因素82

4.2.2热处理气氛的管理84

4.3热处理的冷却控制84

4.3.1影响冷却控制的因素84

4.3.2热处理冷却的管理85

4.4热处理工艺过程的监视测量85

参考文献88

第5章热处理自动化与智能化89

5.1热处理装备自动化89

5.1.1工艺及过程自动控制89

5.1.2物流自动化93

5.1.3热处理装备的智能化96

5.2数字化热处理98

5.2.1热处理系统层级划分98

5.2.2数字化热处理设备98

5.2.3热处理数字化生产100

5.2.4远程数字化接口要求105

5.3热处理智能化106

5.3.1智能化的基本概念106

5.3.2热处理（渗碳）工艺在线决策111

5.3.3热处理故障预测111

参考文献113

第6章热处理车间设计114

6.1工厂设计一般程序114

6.2热处理车间分类114

6.3热处理车间生产任务和生产纲领115

6.4车间工作制度及年时基数115

6.5工艺设计116

6.6热处理设备的选型与计算117

6.7热处理车间智能化121

6.8车间位置与设备平面布置122

6.9热处理车间建筑物与构筑物131

6.10车间公用动力和辅助材料消耗量132

6.11热处理车间的职业卫生、职业安全137

6.12热处理车间的环境保护138

6.13节约能源与合理用能140

6.14热处理车间人员定额141

6.15热处理车间主要数据、技术经济指标和设计工作说明142

参考文献143

第7章热处理节能、环保与安全144

7.1热处理节能144

7.1.1热处理节能的几个基本因素144

7.1.2热处理节能的基本策略和途径146

7.1.3热处理工艺与节能146

7.1.4热处理设备节能148

7.1.5热处理的余热利用150

7.1.6热处理工辅具的节能152

7.1.7生产管理节能153

7.2热处理环境保护154

7.2.1热处理生产的环境污染与危害154

7.2.2热处理的环境保护要求157

7.3热处理安全生产158

7.3.1热处理生产的危险因素和有害因素158

7.3.2热处理厂房和作业环境的安全159

7.3.3生产物料和剩余物料的使用与

储存安全159

7.3.4生产装置的使用安全160

7.3.5热处理工艺作业过程的安全161

7.3.6热处理生产安全卫生防护技术措施162

7.3.7热处理生产安全卫生管理措施163

参考文献163

第8章热处理工艺材料与淬火冷却介质164

8.1热处理原料气体164

8.1.1氢气164

8.1.2氮气164

8.1.3氨气（液氨）165

8.1.4丙烷165

8.1.5丁烷165

8.1.6液化石油气165

8.1.7天然气165

8.1.8乙炔165

8.1.9甲醇166

8.2热处理用盐166

8.2.1热处理盐浴基本成分166

8.2.2热处理盐浴使用范围167

8.2.3盐浴校正（脱氧）剂167

8.3化学热处理渗剂168

8.3.1氮碳共渗剂168

8.3.2QPQ复合处理工艺材料169

8.3.3渗硼剂170

8.3.4渗铬剂171

8.3.5渗钒剂172

8.3.6渗钛剂173

8.3.7硼铝及多元金属共渗剂174

8.3.8TD金属碳化物覆层处理剂174

8.3.9渗硫剂175

8.3.10渗硅剂176

8.3.11渗锌剂177

8.3.12渗铝剂177

8.4热处理涂料179

8.4.1热处理保护涂料179

8.4.2化学热处理防渗涂料180

8.5淬火冷却介质181

8.5.1水及盐溶液181

8.5.2淬火油182

8.5.3聚合物淬火液187

8.5.4淬火冷却介质的选择193

8.5.5聚合物淬火液冷却系统的安装、维护与控制195

参考文献196

第9章热处理设备常用的材料及基础构件198

9.1耐火材料198

9.1.1耐火材料的主要性能198

9.1.2常用的耐火制品198

9.1.3不定形耐火材料200

9.1.4耐火纤维201

9.2隔热材料202

9.3耐热金属材料202

9.3.1耐热钢202

9.3.2耐热铸钢及合金209

9.3.3耐热铸铁211

9.3.4热处理工装211

9.4电热材料及基础构件214

9.4.1金属电热元件214

9.4.2非金属电热元件226

9.4.3管状电热元件236

9.4.4辐射管237

9.5燃烧装置及构件240

9.5.1燃气烧嘴分类与特性240

9.5.2高压喷射式烧嘴242

9.5.3平焰烧嘴242

9.5.4高速烧嘴244

9.5.5自身预热烧嘴244

参考文献246

第10章可控气氛热处理炉247

10.1可控气氛箱式多用炉247

10.1.1可控气氛箱式多用炉的基本结构和工作流程247

10.1.2预抽真空可控气氛箱式多用炉249

10.1.3箱式多用炉生产线250

10.1.4智能全自动箱式多用炉生产线252

10.1.5可控气氛箱式多用炉的安全操作253

10.1.6可控气氛箱式多用炉的维护保养255

10.1.7典型产品应用255

10.2底装料立式多用炉258

10.2.1底装料立式多用炉的特点和用途258

10.2.2底装料立式多用炉生产线的结构组成258

10.2.3底装料立式多用炉生产线的关键部件258

10.2.4底装料立式多用炉的安全操作263

10.2.5底装料立式多用炉的维护保养265

10.2.6底装料立式多用炉应用实例265

10.3井式可控气氛炉268

10.3.1井式可控气氛炉的特点、种类、用途268

10.3.2常规井式可控气氛炉268

10.3.3预抽真空井式可控气氛炉269

10.3.4井式清洗机、井式淬火油槽、井式回火炉270

10.3.5井式可控气氛炉的安全操作与维护保养272

10.3.6大型井式可控气氛炉应用实例273

10.4气体渗氮及氮碳共渗炉274

10.4.1气体渗氮炉的种类、结构及特点274

10.4.2卧式预抽真空渗氮炉276

10.4.3箱式渗氮炉280

10.4.4真空渗氮炉281

10.4.5井式渗氮炉283

10.4.6罩式渗氮炉285

10.5推杆式连续可控气氛炉286

10.5.1推杆式炉的特性、用途及结构286

10.5.2推杆式渗碳及碳氮共渗生产线289

10.5.3推杆式可控气氛调质生产线293

10.5.4推杆式可控气氛等温正火生产线294

10.5.5推杆式无氧化退火生产线295

10.6辊底式连续可控气氛炉296

10.6.1辊底式连续可控气氛炉组成和结构296

10.6.2辊底式连续可控气氛炉关键构件299

10.6.3辊底式连续可控气氛炉的安全操作301

10.6.4辊底式连续可控气氛炉应用实例306

10.7输送带式连续炉及其生产线308

10.7.1网带式连续炉309

10.7.2链板式连续炉315

10.7.3链条式连续炉315

10.7.4输送带式连续炉的安全操作与维护保养316

10.7.5输送带式连续炉应用实例319

10.8转底式连续可控气氛炉323

10.8.1转底式连续可控气氛炉的结构与组成323

10.8.2转底式连续可控气氛炉关键部件325

10.8.3转底式连续可控气氛炉的安全操作325

10.8.4转底式连续可控气氛炉的设备维护330

10.8.5转底式连续可控气氛炉应用实例330

10.9环式连续可控气氛炉334

10.9.1环式炉的结构与组成335

10.9.2环式炉关键部件337

10.9.3环式炉的安全操作338

10.9.4环式连续可控气氛炉渗碳生产线实例343

10.10罩式热处理炉345

10.10.1罩式热处理炉的基本结构345

10.10.2罩式热处理炉控制系统350

10.10.3罩式热处理炉的安全操作与维护保养352

10.10.4罩式热处理炉应用实例354

参考文献355

第11章真空热处理炉356

11.1真空技术356

11.1.1真空度单位356

11.1.2真空度划分356

11.1.3真空测量357

11.1.4真空系统359

11.2真空加热367

11.2.1真空加热原理及特点367

11.2.2真空加热、保温、绝缘常用材料370

11.3真空油淬炉和水淬炉373

11.3.1真空油淬炉373

11.3.2真空水淬炉380

11.4真空低压渗碳炉380

11.5真空回火炉、钎焊炉及烧结炉385

11.5.1真空回火炉385

11.5.2真空钎焊炉386

11.5.3真空烧结炉387

11.6真空退火炉387

11.6.1真空退火炉的基本类型387

11.6.2卧式真空退火炉387

11.6.3立式真空退火炉389

11.6.4双室及多室真空退火炉389

11.6.5真空退火炉的安全操作与维护保养390

11.6.6真空退火炉应用实例391

11.7真空高压气淬炉393

11.7.1不同气体冷却介质的特点394

11.7.2影响气淬炉性能的主要因素395

11.7.3真空高压气淬炉的基本结构和特点396

11.7.4卧式单室真空高压气淬炉401

11.7.5卧式双室真空高压气淬炉402

11.7.6立式真空高压气淬炉402

11.7.7井式真空高压气淬炉403

11.7.8典型材料和工件的高压气淬热处理工艺403

11.8真空热处理生产线407

11.9真空热处理炉常见故障及排除方法409

参考文献410

第12章感应热处理设备411

12.1感应加热电源411

12.1.1感应加热用中高频电源的发展趋势411

12.1.2晶闸管中频感应加热电源412

12.1.3固态感应加热电源414

12.2感应器419

12.2.1感应加热的原理419

12.2.2感应加热的应用420

12.2.3感应加热方式420

12.2.4感应器设计420

12.2.5感应器失效的形式423

12.2.6感应器的使用和维护423

12.3感应淬火机床423

12.3.1感应淬火机床的特点及用途423

12.3.2感应淬火成套设备的组成424

12.3.3感应淬火机床简介425

12.3.4感应加热装置的辅助设备426

12.3.5感应淬火机床的安全操作与维护保养428

12.3.6感应淬火机床应用实例429

12.4感应热处理生产线433

12.4.1等速万向联轴器短轴感应热处理生产线433

12.4.2等速万向联轴器长轴感应热处理生产线434

12.4.3轮毂轴感应热处理生产线436

参考文献437

第13章离子热处理设备438

13.1离子热处理基础438

13.1.1等离子体基础438

13.1.2低压气体放电438

13.1.3离子渗氮机理441

13.2离子渗氮设备类型与炉体结构441

13.2.1设备类型441

13.2.2真空炉体结构442

13.3离子渗氮直流电源447

13.3.1可控整流电路448

13.3.2直流脉冲电路449

13.3.3灭弧电路449

13.3.4电源的主电路450

13.4离子渗氮控制系统451

13.4.1测控温系统451

13.4.2供气系统452

13.4.3真空系统453

13.4.4压力控制系统454

13.4.5计算机自动控制系统455

13.5离子渗氮设备性能及要求455

13.5.1离子渗氮设备型号455

13.5.2主要技术参数和性能456

13.6离子渗氮过程457

13.6.1待渗氮件的预备热处理457

13.6.2待渗氮件的预处理458

13.6.3待渗氮件的装炉459

13.6.4离子渗氮工艺过程460

13.7离子热处理设备的维护462

13.7.1真空炉体462

13.7.2直流电源及控制系统463

13.8其他离子热处理技术与设备464

13.8.1离子氮碳共渗及其后氧化464

13.8.2离子渗碳468

13.8.3离子渗硫470

13.8.4活性屏离子渗氮471

13.8.5双层辉光离子渗金属473

13.8.6等离子体增强化学气相沉积474

13.8.7不锈钢离子硬化处理474

13.8.8钛合金离子硬化处理476

参考文献476

第14章激光热处理设备478

14.1激光热处理技术特点478

14.2激光热处理设备的构成478

14.2.1激光器478

14.2.2运动机构482

14.2.3光学系统484

14.2.4激光热处理头485

14.2.5监测与控制系统487

14.2.6材料输送系统489

14.2.7辅助设备491

14.2.8成套装备492

14.3新型激光热处理设备493

14.3.1激光-感应复合热处理设备493

14.3.2磁场激光复合热处理设备497

14.3.3半导体材料的激光热处理设备501

14.4激光热处理的安全防护507

14.4.1激光辐射的危害概述507

14.4.2激光辐射对人体的伤害507

14.4.3激光的安全等级508

14.4.4激光热处理的安全防护措施513

参考文献516

第15章气相沉积设备517

15.1气相沉积技术简介与基本类型517

15.2物理气相沉积517

15.2.1真空蒸发镀膜517

15.2.2溅射镀膜519

15.2.3离子镀膜525

15.3化学气相沉积531

15.3.1常规化学气相沉积531

15.3.2热丝化学气相沉积534

15.3.3金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）535

15.3.4低压化学气相沉积537

15.3.5等离子体增强化学气相沉积538

15.4气相沉积技术的选择与应用541

15.4.1物理气相沉积的选择与应用541

15.4.2化学气相沉积的选择与应用543

参考文献545

第16章铝合金热处理设备546

16.1概述546