[科普中国]-电子束加热

电子束加热是相变处理时，电子束使金属材料表面很快上升到奥氏体相变退度(低于熔化温度)，持续一段时间后电子束停止轰击.热t很快向冷的荃体金属扩散，使加热表面自行淬火，其组织转变为马氏体，表面硬度显著提离。

简介电子束加热(electron beam furnace)或译电子束炉或简称EB炉(EB furnace)、e-Beam炉是一种真空炉，在真空环境下以高能电子束为媒介传递热量给欲加工之工件靶材。电子束加热属于电子束科技的一种。

电子束炉常用来制造或精炼高纯度金属，尤其是的钛、钒、钽、铌、铪，跟一些奇特的合金等等。电子束炉利用电子枪（实务上热电子枪较常见，如果场发式的还要考虑电磁场对电子束飞行路线的干扰）来产生电子束，而且通常电子枪会以施加高电压的方式来确保电子束中的电子有足够的飞行速度。

如果要做真空加热，未必非电子束炉莫属，电弧炉也是一种常见的替代方案。

其它类似的科技还有电子束积层制造跟电子束焊接。1

历史电子束熔炼电子束熔炼的概念是M.V.皮拉尼(M.VonPirani)于1905年提出的，但直到50年代中期美国成功地开发电子束熔炼炉后才在熔炼难熔金属钨、钼、钽等的冶金领域获得工业应用。1959年民主德国LEW公司开发了功率为45kw的电子束熔炼炉，60年代又先后研制出200kw和1200kw的电子束熔炼炉，并出口苏联、中国等国。80年代，该公司又成功地开发了EH系列30、80、250、600、1200w高能电子枪，并与苏联合作制造了能够生产30“采用5支EH1200kw高能电子枪)和loot(采用7支EM1200kw高能电子枪)钢锭的电子束熔炼炉。与此同时，联邦德国的莱宝股份有限公司(LH公司)和美国的Consar。公司相继开发了用于W、Ta、Mo、Nb、V等高熔点金属熔炼的电子束滴流熔炼炉和用于回收钦废料，生产钦锭、钦板坯，熔炼高温合金包括等轴细晶超强高温合金锭以及超强合金钢锭的电子束连续流熔炼炉。电子束熔炼炉通常使用间热式轴向电子枪，有时一台设备配几支枪，呈环状布置，以便从几个方向轰击炉料。熔炼分滴熔和池熔两种型式。滴熔时，原料制成棒状，从水平或垂直方向进到电子束通路中，料棒端头受电子束轰击后，熔化成熔滴，滴人增涡内的熔池中。池熔时，原料呈颗粒状或粉状直接加到熔池中，电子束轰击熔池表面使之熔化。前者冶金效果(除气、去杂)好，后者便于调整合金成分，因此两者常配合使用。柑涡又叫结晶器，用铜制成，外周用水或其他液体冷却，随着熔炼作业的进展，熔池底部金属逐渐冷凝，最后形成锭子。2

优势与其他种表面淬火方法比，一个重要特征是可获得超细晶粒组织。硬化凝固处理时，电子束在零件表面扫描使其表层快速熔化，然后再靠自身热传导快速凝固，从而达到使表层晶粒细化、硬度和韧性综合性能提高、合金元素重新分配和表面粗糙度改善等目的.表面合金化时，把具有特殊性能的合金粉末涂敷在工件表面，用电子束扫描使表面形成一层很薄的新的合金，从而提高表面的耐磨、耐蚀、耐热性能。这种方法的突出优点是能用较便宜的材料获得较好性能的零件。2

应用电子束排烟排气处理利用电子束照射经粉尘(煤灰)、冷却处理并添加氮的锅炉排烟排气，锅炉排气中的硫软化物和氮氧化物与氮化学反应生成粉末状的硫酸按和硝酸钱，使锅炉排烟排气得到净化并回收副产品硫酸按与硝酸按混合肥料的一种环保技术。该技术可广泛用于焚煤、重油嫩烧、钢铁冶炼、烧结以及大型设备等的各种排烟排气处理。

其特点是：①脱硫、脱硝同时进行，且效率高(分别为95%和80%以上)，②该处理方法为干式处理，不排水，故不需要排水处理设备，③设备构成简单，易操作、维护；④与传统的排烟排气处理方法相比，设备费与运行费低；⑤适用范围广，可广泛用于焚煤、重油嫩烧等各种排烟排气处理。1

原理工作室通常是用不锈钢制成的真空容器，外周必要时用水套或水管冷却，内部有工作台或柑涡、物料支承、输送机构等；外壳壁上有连接电子枪、真空机组、测温装置等的连接管。真空系统由机械泵、增压泵和扩散泵等组成。轴向枪通常另配一套真空机组，枪室真空度在103Pa以上。高压电源电子枪在直流高压下工作，如熔炼炉的工作电压为10~35kV，焊接设备的为30~200kV。电源用三相桥式整流器。整流元件用闸流管或高压硅堆。硅堆有体积小、效率高、起动快等优点，随着电路保护技术的进步，其应用已越来越多。电压调节通常用饱和电抗器或磁性调压器。高压电源配有过电压、过电流和各种连锁保护装置，以确保人身和设备的安全。应用电子束加热主要用于金属的熔炼、焊接、表面处理以及金属和非金属的刻蚀、钻孔、切割、电子束燕发被膜、电子束排烟排气处理等。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学