从本质上讲，热处理炉是用于改变材料性能的工具，它们主要根据热源和所用气氛类型进行分类。主要类型有燃气炉或电炉，它们可以使用简单的空气气氛、使用氮气等气体精确控制的气氛，或使用真空来防止任何表面反应。
选择热处理炉本质上是关于控制零件最终冶金性能的决定。虽然热源和配置等因素很重要，但炉子管理其内部气氛的能力是实现所需性能和防止氧化等缺陷的最关键因素。
两种主要分类方法
要选择合适的炉子，您必须首先了解它们区分的两种基本方式：它们如何产生热量以及它们在零件周围创造了什么环境。
按热源分类
能源直接影响温度均匀性、运行成本和炉内环境。
- 燃气（燃烧）炉：这些炉子利用天然气、丙烷或燃油的燃烧来产生热量。它们对于大规模操作来说可能非常强大且经济高效，但如果不是设计为“间接加热”系统，则可能会将燃烧副产物引入炉内气氛。
- 电阻炉：这些炉子使用电加热元件产生辐射热。它们提供出色的温度均匀性和清洁的加热环境，使其成为需要高精度的工艺的理想选择。
按气氛分类
气氛是加热循环期间零件周围的气体（或缺乏气体）。它是控制表面化学最重要的因素。
- 空气气氛炉：这是最简单的类型，使用炉内的环境空气。它们适用于表面氧化不是问题甚至需要氧化的工艺。
- 可控气氛炉：这些炉子设计成高度密封。它们允许引入特定气体——例如氮气、氩气或氢气——以创建精确管理的环境。这对于防止不必要的反应至关重要。
- 真空炉：为了提供最高水平的保护，真空炉几乎去除所有气氛。这是防止氧化和脱碳的最终方法，对于钛合金和高纯度工具钢等敏感材料至关重要。
炉子配置：批次式与连续式
除了热量和气氛之外，炉子设计还根据材料通过炉子的方式进行分类。这种选择完全由生产量和零件种类决定。
批次式炉
批次式炉一次处理单个零件或单批零件。整个热循环——加热、保温和冷却——在炉子打开和负载移除之前完成。
一个经典的例子是箱式炉。它们为处理不同尺寸和热要求的零件提供了极大的灵活性，使其成为小批量生产、加工车间或研发的理想选择。
连续式炉
连续式炉专为大批量、标准化生产而设计。零件被装载到传送带（如网带或辊子）上，并稳定地通过炉内的不同温度区域。
这种配置确保每个零件都经历完全相同的热循环，从而实现卓越的一致性。它们高度自动化且高效，但缺乏批次式炉的灵活性。
了解权衡：气氛控制的必要性
决定使用更复杂、更昂贵的可控气氛炉是为了保护材料免受损害。
问题：不必要的表面反应
当钢在有氧气的情况下加热时，会形成氧化层，即氧化皮。这被称为氧化。
此外，钢中的碳会与气氛反应并从表面耗尽，这个过程称为脱碳。这两种现象都会损害零件的表面光洁度、尺寸精度和机械性能。
解决方案：惰性气氛
为了防止这些反应，使用惰性气氛来取代氧气。正如工艺文件中所述，这通常通过用氮气或氩气吹扫炉子来实现。
这些气体是非反应性的，在零件周围形成一层中性保护层，在整个高温循环中保护它。这个过程通常被称为惰化。
可控气氛炉的特点
为了保持这种保护环境，这些炉子需要特定的设计特点：
- 高密封性：炉膛必须具有出色的密封性，以防止昂贵的可控气氛泄漏，更重要的是，防止空气渗入。
- 专用材料：耐火砖必须是抗渗碳的，以避免与气氛发生反应。加热元件通常包含在辐射管内，以将其与工艺气氛隔开。
- 安全装置：由于工艺气体可能易燃（如氢气）或存在窒息风险（如氮气），这些炉子配备了开口处的防火帘和防爆装置，以确保安全操作。
如何选择合适的炉子
您的选择应根据您的材料、生产量和最终质量要求来指导。
- 如果您的主要重点是大批量、一致性生产：连续式炉（如网带炉或辊底炉）是最有效的选择。
- 如果您处理具有不同要求的各种零件：批次式炉（如箱式炉）为加工车间环境提供了必要的灵活性。
- 如果您的材料对氧化高度敏感（例如，工具钢、钛）：您必须使用可控气氛或真空炉来保护其表面完整性。
- 如果您的工艺简单且表面氧化不是问题：基本的空气气氛电炉或燃气炉是最经济高效的解决方案。
最终，选择合适的炉子是将技术与您的特定冶金目标相匹配。
总结表：
| 分类 | 主要类型 | 主要用途 |
|---|---|---|
| 按热源 | 燃气式、电阻式 | 经济高效的动力与精密加热 |
| 按气氛 | 空气、可控、真空 | 简单工艺与氧化敏感材料 |
| 按配置 | 批次式、连续式 | 加工车间灵活性与大批量生产 |
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