热处理手册 第3卷 热处理设备和工辅材料 第3版2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1章 绪论1

1．1 热处理设备分类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、特性和编号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

1．2．3 热处理炉的编号4

1．3 加热装置的类别和特性4

1．3．1 感应加热装置4

1．3．2 火焰加热装置5

1．3．3 接触电阻加热装置5

1．3．4 直接电阻加热装置5

1．3．5 电解液加热装置5

1．3．6 等离子加热装置5

1．3．7 激光加热装置5

1．3．8 电子束加热装置5

1．4 气相沉积装置的类别和特性5

1．4．1 气相沉积装置5

1．4．2 离子束装置6

1．5 热处理设备的技术经济指标6

1．5．1 功能参数6

1．5．2 运行性能6

1．5．3 可靠性和寿命6

1．5．4 结构7

1．5．5 安全卫生7

1．5．6 配套性7

1．5．7 生产过程和质量7

1．5．8 用户评价和用户服务7

1．6 热处理设备设计的一般程序和基本要求7

1．6．1 设计的初始资料7

1．6．2 热处理设备设计的基本内容和步骤7

1．7 热处理电热设备设计的一般要求8

1．7．1 电热设备设计通用性技术要求8

1．7．2 电阻炉的设计要求9

第2章 热处理设备常用材料及基础构件11

2．1 耐火材料11

2．1．1 耐火材料的主要性能11

2．1．2 常用的耐火制品11

2．1．3 不定形耐火材料23

2．1．4 耐火纤维29

2．2 隔热材料30

2．2．1 硅藻土及其制品30

2．2．2 石棉制品30

2．2．3 矿渣棉及其制品30

2．2．4 蛭石及其制品34

2．2．5 岩棉制品34

2．2．6 膨胀珍珠岩制品35

2．2．7 硅酸钙绝热板35

2．3 耐热金属材料36

2．3．1 耐热钢36

2．4 电热材料及基础构件59

2．4．1 金属电热元件59

2．4．2 非金属电热元件73

2．4．3 红外电热元件92

2．4．4 管状电热元件93

2．4．5 辐射管97

2．5 常用设备和仪表102

2．5．1 通风机102

2．5．2 泵123

2．5．3 真空泵127

2．5．4 阀门132

2．5．5 真空阀134

2．5．6 流速、流量计138

2．5．7 压力测量仪表140

参考文献141

第3章 热处理电阻炉142

3．1 热处理电阻炉选择与设计内容142

3．2 热处理电阻炉炉体结构142

3．2．1 炉架和炉壳142

3．2．2 炉衬142

3．2．3 炉口装置145

3．3 热处理电阻炉功率计算146

3．3．1 间隙式炉功率计算146

3．3．2 连续式热处理炉的功率计算148

3．4 普通型间隙式箱式电阻炉149

3．4．1 炉型种类及用途149

3．4．2 炉子结构及特性150

3．5 台车炉152

3．5．1 炉型种类及用途152

3．5．2 炉子结构152

3．6 RJ系列自然对流井式电阻炉153

3．6．1 炉型种类及用途153

3．6．2 炉子结构及特性153

3．7 强迫对流箱式电阻炉155

3．7．1 炉型种类及用途155

3．7．2 炉子结构及特性158

3．7．3 气体流量计算161

3．8 强迫对流井式电阻炉161

3．8．1 炉型种类及用途161

3．8．2 炉子结构及特性162

3．9 井式渗碳炉和渗氮炉163

3．9．1 炉型种类及用途163

3．9．2 炉子结构及特性163

3．10 罩式炉167

3．10．1 炉型种类及用途167

3．10．2 炉子结构及特性167

3．10．3 罩式炉功率分配169

3．11 密封式箱式炉169

3．11．1 炉型种类及用途169

3．11．2 炉子结构及特性172

3．11．3 密封箱式炉生产线175

3．11．4 炉内导轨176

3．12 转筒式炉176

3．12．1 炉型特征和用途176

3．12．2 转筒式炉的结构176

3．13 推杆式连续热处理炉及其生产线177

3．13．1 推杆式炉的特性及用途177

3．13．2 推杆式渗碳炉及其生产线177

3．13．3 推杆式渗氮炉及其生产线179

3．13．4 推杆式普通热处理炉181

3．13．5 推杆式炉的结构181

3．13．6 三室推杆式气体渗碳炉185

3．14 输送带式炉及其生产线185

3．14．1 输送带式炉的特性和用途185

3．14．2 DM型网带式炉185

3．14．3 TCN型网带式炉186

3．14．4 无罐输送带式炉187

3．14．5 网带式炉的基本结构187

3．14．6 链板式炉188

3．15 振底式炉189

3．15．1 振底式炉的特性与用途189

3．15．2 气动振底式炉189

3．15．3 机械式振底炉193

3．15．4 电磁振底炉193

3．16 辊底式炉196

3．16．1 炉型特征及用途196

3．16．2 炉型结构196

3．16．3 辊子196

3．16．4 辊底式炉炉膛结构197

3．17 转底式炉198

3．17．1 转底式炉的特征和用途198

3．17．2 炉型结构199

3．17．3 转底式炉的主要结构组成199

3．18 滚筒式（鼓形）炉202

3．18．1 炉型特征和用途202

3．18．2 滚筒式炉结构203

3．19 步进式和摆动步进式炉203

3．19．1 步进式炉特征及用途203

3．19．2 摆动步进式炉及生产线203

3．20 牵引式炉204

3．20．1 牵引式炉的特征及用途204

3．20．2 钢丝固溶处理、淬火炉及生产线204

3．20．3 牵引式钢丝等温淬火炉及生产线204

3．20．4 双金属锯带热处理生产线205

参考文献207

第4章 热处理浴炉及流态粒子炉208

4．1 浴炉的特性和种类208

4．1．1 浴炉的特性208

4．1．2 按浴液分类的浴炉208

4．1．3 按加热方式分类的浴炉208

4．1．4 浴炉的品种和代号209

4．1．5 浴炉的热工性能209

4．2 低温浴炉210

4．2．1 结构形式210

4．2．2 浴液需要量210

4．2．3 浴槽211

4．2．4 浴炉功率计算211

4．2．5 加热装置212

4．2．6 浴剂搅拌213

4．2．7 浴剂冷却213

4．2．8 浴槽的清理214

4．2．9 硝盐浴炉安全防护214

4．2．10 低温浴炉示例214

4．3 外部电加热中温浴炉215

4．3．1 结构形式215

4．3．2 浴槽215

4．3．3 炉子功率216

4．3．4 加热装置216

4．3．5 炉型示例216

4．4 燃料加热中温浴炉217

4．4．1 结构形式217

4．4．2 燃烧装置217

4．4．3 炉子功率217

4．4．4 燃料加热浴炉示例217

4．5 插入式电极盐浴炉218

4．5．1 结构形式218

4．5．2 浴槽219

4．5．3 电极浴炉的功率220

4．5．4 插入式电极布置221

4．5．5 电极材料及结构221

4．5．6 电极设计参数222

4．6 埋入式电极浴炉222

4．6．1 结构形式222

4．6．2 埋入式电极浴炉炉膛尺寸（浴槽内尺寸）222

4．6．3 埋入式电极浴炉浴槽结构223

4．6．4 埋入式浴炉钢板槽223

4．6．5 埋入式电极浴炉的功率223

4．6．6 埋入式浴炉的电极形式和布置224

4．6．7 电极冷却装置226

4．6．8 电极盐浴炉示例226

4．6．9 电极盐浴炉的启动228

4．6．10 盐浴炉的变压器230

4．6．11 电极浴炉汇流板232

4．7 盐浴炉排烟装置233

4．8 盐浴炉设备机械化与自动化233

4．8．1 盐浴炉用的工件运送机构233

4．8．2 回转式盐浴炉生产线236

4．8．3 盐浴渗碳热处理生产线236

4．9 浴炉的使用、维修及安全操作236

4．10 流态粒子炉237

4．10．1 流态粒子炉工作原理237

4．10．2 流态粒子炉的基本类型239

4．10．3 流态粒子炉的应用243

参考文献244

第5章 真空与等离子热处理炉245

5．1 真空热处理炉245

5．1．1 真空热处理炉的基本类型245

5．1．2 真空热处理炉的结构与设计248

5．1．3 真空系统258

5．1．4 真空测量与供气261

5．1．5 真空热处理炉的性能考核与使用维修266

5．1．6 真空热处理炉实例269

5．2 等离子热处理炉293

5．2．1 等离子热处理炉的基本类型293

5．2．2 等离子热处理炉的主要构件293

5．2．3 等离子热处理炉的电源及控制系统297

5．2．4 等离子热处理炉实例306

5．2．5 等离子热处理炉的性能考核与使用维修306

参考文献318

第6章 热处理燃料炉319

6．1 燃料炉概述319

6．1．1 常用燃料炉分类319

6．1．2 燃料炉炉型选择320

6．2 炉用燃料及燃烧计算322

6．2．1 燃料分类322

6．2．2 燃料燃烧计算330

6．2．3 燃料换算332

6．3 燃料炉设计与计算333

6．3．1 常用燃料炉设计333

6．3．2 燃料消耗量计算354

6．3．3 炉架设计与计算356

6．3．4 炉衬设计358

6．4 燃料炉附属设备367

6．4．1 燃烧装置367

6．4．2 预热器381

6．4．3 管道设计386

6．4．4 炉用机械391

6．5 排烟系统401

6．5．1 烟道布置及设计要点401

6．5．2 烟道阻力计算402

6．5．3 烟囱设计408

6．6 燃料炉的运行409

6．6．1 烘炉409

6．6．2 燃料炉操作规程410

6．6．3 燃料炉的调节411

参考文献413

第7章 热处理感应加热及火焰加热装置414

7．1 电子管式高频变频装置414

7．1．1 概况414

7．1．2 电子管式高频变频装置的组成和基本原理414

7．1．3 微机控制调压电源417

7．1．4 电子管式高频变频装置的安装、调试及维护419

7．2 晶体管式高频变频装置423

7．2．1 概况423

7．2．2 晶体管式高频变频装置的组成和基本原理424

7．2．3 晶体管式高频变频装置的安装、调试及维护427

7．2．4 安全使用及维护注意事项429

7．3 晶体管（IGBT）式超音频变频装置429

7．3．1 概况429

7．3．2 晶体管（IGBT）式超音频变频装置的组成和基本原理429

7．3．3 晶体管式感应加热电源的检查维修周期及其用水的水质要求431

7．4 机式中频变频装置431

7．4．1 概况431

7．4．2 机式中频变频装置的结构和工作原理432

7．4．3 机式中频变频机的安装、调试及维护436

7．5 晶闸管式中频变频装置438

7．5．1 概况438

7．5．2 晶闸管中频变频装置的组成和基本原理440

7．5．3 晶闸管式中频变频装置的安装、调试及维护443

7．6 工频感应加热装置445

7．6．1 概况445

7．6．2 工频感应加热供电线路445

7．6．3 工频感应加热电路主要参数的计算447

7．6．4 工频感应加热装置的安装，使用与维护448

7．7 感应热处理设备449

7．7．1 概况449

7．7．2 感应淬火机床449

7．7．3 表面淬火机床实例452

7．8 火焰表面加热装置471

7．8．1 乙炔471

7．8．2 气瓶与管道475

7．8．3 火焰加热用工具与阀类477

7．8．4 火焰淬火机床483

参考文献487

第8章 表面改性热处理设备488

8．1 激光表面热处理装置488

8．1．1 激光表面热处理装置的构成488

8．1．2 激光热处理装置实例494

8．1．3 激光加工的安全防护措施497

8．2 电子束表面改性装置498

8．2．1 电子束表面改性装置的进展498

8．2．2 电子束热处理装置组成500

8．3 气相沉积装置504

8．3．1 化学气相沉积装置504

8．3．2 等离子体化学气相沉积装置505

8．3．3 物理气相沉积506

8．3．4 沉积金刚石薄膜的技术515

参考文献516

第9章 热处理冷却设备518

9．1 淬火冷却设备的作用及其基本要求518

9．2 淬火冷却设备分类518

9．2．1 按冷却工艺方法分类518

9．2．2 按介质分类518

9．3 淬火槽体设计519

9．3．1 设计内容519

9．3．2 淬火槽的结构形式519

9．4 淬火介质搅拌521

9．4．1 搅拌的作用521

9．4．2 淬火介质搅拌的方法521

9．4．3 螺旋桨的安装521

9．4．4 搅拌速度523

9．4．5 搅拌器的功率523

9．5 淬火槽加热装置524

9．6 淬火介质冷却524

9．6．1 冷却方法524

9．6．2 淬火介质冷却循环系统的组成527

9．7 淬火冷却系统热工计算532

9．7．1 淬火介质需要量532

9．7．2 冷却器的计算532

9．8 淬火槽输送机械534

9．8．1 淬火槽输送机械的作用534

9．8．2 间隙作业淬火槽提升机械534

9．8．3 连续作业淬火输送机械535

9．8．4 升降、转位式淬火机械537

9．9 冷却过程的控制装置539

9．9．1 冷却过程的控制参数539

9．9．2 淬火槽的控制装置539

9．10 淬火油槽防火540

9．10．1 油槽发生火灾的原因540

9．10．2 预防火灾的措施540

9．11 淬火压床和淬火机540

9．11．1 淬火压床和淬火机的作用540

9．11．2 轴类淬火机541

9．11．3 大型环状零件淬火机541

9．11．4 齿轮淬火压床542

9．11．5 板件淬火压床543

9．11．6 钢板弹簧淬火机544

9．12 喷射式淬火装置544

9．12．1 喷液淬火装置544

9．12．2 气体淬火装置545

9．12．3 喷雾淬火装置546

9．13 冷处理设备547

9．13．1 制冷原理547

9．13．2 制冷剂548

9．13．3 常用冷处理装置548

9．13．4 低温低压箱冷处理装置548

9．13．5 冷处理负荷和制冷机制冷量550

参考文献550

第10章 热处理辅助设备551

10．1 可控气氛发生装置551

10．1．1 吸热式气氛发生装置551

10．1．2 放热式气氛发生装置560

10．1．3 工业氮制备装备568

10．1．4 其他气氛发生装置574

10．1．5 气体净化装置576

10．1．6 可控气氛经济指标对比586

10．2 清洗设备587

10．2．1 一般清洗机587

10．2．2 超声波清洗设备590

10．2．3 脱脂炉清洗设备593

10．2．4 真空清洗设备593

10．3 清理及强化设备595

10．3．1 机械式抛丸设备595

10．3．2 抛丸强化设备599

10．3．3 喷丸及喷砂设备600

10．3．4 液体喷砂清理设备601

10．4 矫直（校直）设备603

10．5 起重运输设备608

10．6 热处理用夹具609

参考文献620

第11章 热处理生产过程控制621

11．1 热处理生产过程控制系统621

11．1．1 热处理生产自动控制装置的基本组成621

11．1．2 控制系统的分类621

11．1．3 热处理生产过程控制系统的级别621

11．2 温度控制622

11．2．1 温度传感器622

11．2．2 常规温度显示与调节仪表638

11．2．3 数字式温度显示调节仪表643

11．2．4 温度控制执行器649

11．2．5 温度控制策略660

11．2．6 电阻炉温度自动控制回路663

11．2．7 燃料炉温度自动控制系统669

11．3 热处理气氛控制671

11．3．1 热处理气氛控制系统671

11．3．2 气氛传感器674

11．3．3 调节控制仪680

11．3．4 气氛控制执行器680

11．3．5 渗碳工艺过程控制680

11．3．6 渗氮工艺过程控制685

11．4 热处理生产过程控制系统687

11．4．1 热处理生产过程控制的基本内容687

11．4．2 热处理生产过程控制设备系统687

11．4．3 生产线控制示例——密封箱式渗碳炉生产线控制688

参考文献690

第12章 热处理工艺材料691

12．1 热处理原料气体691

12．1．1 氢气691

12．1．2 氮气691

12．1．3 氨气（液氨）691

12．1．4 丙烷692

12．1．5 丁烷692

12．2 热处理盐浴用盐692

12．2．1 基盐692

12．2．2 高温盐浴用盐693

12．2．3 中温盐浴用盐694

12．2．4 低温盐浴用盐694

12．2．5 盐浴校正剂695

12．3 化学热处理渗剂696

12．3．1 渗碳剂696

12．3．2 渗氮剂698

12．3．3 碳氮共渗剂698

12．3．4 氮碳共渗剂699

12．3．5 渗硫剂701

12．3．6 硫氮碳共渗剂702

12．3．7 渗硼剂702

12．3．8 渗铝剂703

12．3．9 渗铬剂704

12．3．10 渗锌剂705

12．3．11 渗硅剂706

12．3．12 渗钒剂707

12．3．13 渗钛剂707

12．3．14 多元共渗剂707

12．4 热处理涂料708

12．4．1 热处理保护涂料708

12．4．2 化学热处理防渗涂料709

12．5 淬火介质710

12．5．1 水及水溶液淬火介质711

12．5．2 淬火油722

12．5．3 盐浴、碱浴冷却介质731

参考文献733

第13章 热处理节能与环境保护734

13．1 热处理节能的概念734

13．2 热处理节能的技术经济指标734

13．2．1 能耗734

13．2．2 热效率736

13．2．3 加热倍数736

13．2．4 设备负荷率与设备利用率736

13．2．5 生产率736

13．2．6 产品质量737

13．3 热处理节能的基本策略737

13．3．1 能源施加对象和处理时间最小化737

13．3．2 能源转化过程最短化737

13．3．3 能源利用效率最佳化737

13．3．4 余热利用最大化737

13．4 热处理能源及加热方式节能737

13．4．1 能源的应用737

13．4．2 加热方式及热处理形式738

13．5 热处理工艺设计节能741

13．5．1 热处理技术要求741

13．5．2 热处理工艺路线及工艺的确定741

13．5．3 热处理设备的选用741

13．6 热处理工艺节能741

13．6．1 常规热处理工艺规程的节能741

13．6．2 采用热处理新工艺节能742

13．7 新钢材节能744

13．7．1 以球墨铸铁代钢744

13．7．2 非调质钢744

13．7．3 空冷下贝氏体铸钢745

13．7．4 加快化学热处理过程用钢745

13．7．5 新型高速钢745

13．8 热处理设备节能745

13．8．1 电阻炉节能745

13．8．2 燃料炉节能747

13．9 热处理炉型节能749

13．10 余热利用749

13．10．1 生产线热能综合利用749

13．10．2 间壁式和蓄热式自身预热燃烧器的余热利用752

13．10．3 废气通过预热带预热工件752

13．11 可控气氛节能753

13．11．1 原料的选择753

13．11．2 可控气氛制造技术753

13．11．3 可控气氛发生装置与热处理炉一体化753

13．11．4 可控气氛类型选择与使用754

13．12 热处理工辅具的节能754

13．12．1 工夹具及炉内金属构件的能耗754

13．12．2 减少工夹具能耗的措施754

13．13 控制节能756

13．13．1 电阻炉温度控制节能756

13．13．2 燃料炉控制节能757

13．13．3 智能控制节能758

13．14 生产管理节能759

13．14．1 生产节能管理的基本任务759

13．14．2 生产节能管理的基本措施759

13．15 热处理生产的环境污染及危害760

13．15．1 大气的污染及危害760

13．15．2 水源污染761

13．15．3 固体废物761

13．15．4 噪声761

13．15．5 电磁场辐射、放射性辐射及热辐射761

13．15．6 生产安全的危害物和操作762

13．16 热处理生产环境污染的防治763

13．16．1 应用少污染的能源763

13．16．2 采用少无污染的生产工艺及设备763

13．16．3 改进燃烧技术764

13．16．4 废弃物综合利用765

13．16．5 废弃物的无害化处理765

13．16．6 热处理车间生产安全的措施767

13．17 环境保护管理768

13．17．1 环境保护法规768

13．17．2 环境保护的某些标准768

13．17．3 环境保护技术管理769

参考文献769

第14章 热处理车间设计771

14．1 工厂设计一般程序771

14．1．1 设计阶段771

14．1．2 可行性论证771

14．1．3 车间设计程序772

14．2 热处理车间分类和特性772

14．2．1 热处理车间分类772

14．2．2 热处理车间生产的特殊性773

14．3 热处理车间生产任务773

14．4 车间工作制度及年时基数773

14．4．1 工作制度773

14．4．2 设备年时基数773

14．4．3 工人年时基数773

14．5 工艺设计774

14．5．1 工艺设计的基本原则774

14．5．2 工艺设计的内容774

14．5．3 零件技术要求的分析775

14．5．4 零件加工路线和热处理工序的位置775

14．5．5 热处理工艺方案的制定776

14．5．6 热处理工艺规程及工艺卡片的制定776

14．5．7 热处理工序生产任务的计算776

14．6 热处理设备的选择与计算776

14．6．1 热处理设备选择的依据776

14．6．2 热处理设备设置的原则777

14．6．3 热处理设备形式的选择777

14．6．4 设备需要量的计算779

14．7 车间设备组织与布置780

14．7．1 车间设备平面布置的原则780

14．7．2 热处理设备集中与分散780

14．7．3 热处理车间内设备的组织原则780

14．7．4 热处理车间在厂区内的位置780

14．7．5 热处理车间面积指标782

14．7．6 设备平面布置设计783

14．8 热处理车间建筑物与构筑物795

14．8．1 对建筑物的要求795

14．8．2 厂房建筑参数795

14．9 车间动力和辅助材料消耗量计算797

14．9．1 计算项目798

14．9．2 耗电量计算798

14．9．3 燃料消耗量计算799

14．9．4 压缩空气消耗量计算799

14．9．5 生产用水量计算799

14．9．6 可控气氛原料消耗量计算800

14．9．7 蒸汽消耗量计算801

14．9．8 辅助材料消耗量计算801

14．10 热处理车间的生产安全801

14．10．1 用电安全801

14．10．2 热防护803

14．10．3 防火与防爆803

14．10．4 防毒与环境保护804

14．11 热处理车间人员定额804

14．12 热处理车间建设投资及技术经济指标804

参考文献805

第15章 热处理炉设计基础资料表806

表15-1 常用热工单位换算表806

表15-2 常用材料的密度807

表15-3 常用材料的线胀系数表808

表15-4 常用材料的摩擦系数808

表15-5 常用材料极限强度的近似关系809

表15-6 某些物体间的滑动摩擦系数809

表15-7 材料滚动摩擦系数809

表15-8 某些物体间的滚动摩擦系数809

表15-9 台车炉牵引力和推拉料机推拉力计算式810

表15-10 单一气体的密度810

表15-11 单一气体的动力粘度810

表15-12 单一气体的运动粘度811

表15-13 单一气体的平均比热容811

表15-14 单一气体的热导率811

表15-15 单一气体的普兰特准数812

表15-16 碳氢化合物气体的密度812

表15-17 碳氢化合物气体的动力粘度和运动粘度813

表15-18 碳氢化合物气体的平均比热容813

表15-19 碳氢化合物气体的普兰特准数813

表15-20 干空气的某些物理常数813

表15-21 炉气的某些物理性质814

表15-22 可燃气的成分和燃烧性质815

表15-23 工业用气体燃料的比热容815

表15-24 金属材料的密度和热导率815

表15-25 常用金属不同温度的比热容817

表15-26 传导传热计算式818

表15-27 对流换热计算式818

表15-28 低温炉的对流换热系数a？818

表15-29 辐射换热计算式819

表15-30 常用材料的全辐射率819

表15-31 辐射遮蔽系数819

表15-32 热处理炉的综合热交换820

表15-33 炉壁外表面的综合换热系数a820

表15-34 炉子功率与电热元件计算参考数据821

表15-35 热处理件加热时厚、薄件的极限厚度822

表15-36 局部阻力系数表822