[科普中国]-渗碳炉

渗碳炉是新型节能周期作业式热处理电炉。

渗碳炉的热源选择有两种形式。一种是燃料燃烧供热方式，其中有燃油的，也有燃煤气的;另一种是电热式。渗碳炉有间断式和连续式两种。

简介真空渗碳是世界最先进的热处理手段之一，也是近年发展较快的热处理新技术。与传统渗碳方法相比，真空渗碳可精确控制碳含量，使渗碳产品具有更好的渗层均匀性和表面质量，且具有节能环保等优点，被广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。

炉温均匀性及空炉升温时间等指标是真空炉加热性能的主要体现。这些指标主要由真空渗碳炉的核心部件加热室的结构所决定，其设计是否合理直接影响炉子的使用性能和产品的生产效率。

渗碳炉的热源选择有两种形式。一种是燃料燃烧供热方式，其中有燃油的，也有燃煤气的;另一种是电热式。

渗碳炉有间断式和连续式两种。选择间断式还是连续式要依据产量、品种、工件尺寸 形状、渗碳层厚度、投资及管理费用等诸因素加以比较后才能确定。1

分类间断式渗碳炉(1) 井式炉，是一种最为简单的一种渗碳炉，形状为圆筒形，在炉底或炉顶装有搅动 风扇。工件和耐热钢制的夹具或料筐一起从炉顶用吊车或提升机手动操作装出炉。2

(2)卧式炉，是目前应用使用较广的一种炉型。就箱式卧式炉而言，淬火油嘴是处在装出 料装置和渗碳炉之间。在淬火油槽上部是冷却间。淬火油槽、冷却间与渗碳炉构成一个整体。

连续式渗碳炉(1)推杆式炉，推杆式炉。这种炉子使用较多。炉子设有加热、渗碳、 扩散和冷却并均匀4个炉段。为了控制各段的温度，采用燃煤气或油的辐射管供热，在渗 碳段和扩散段装有炉气搅动风扇以保证产品质量。装料小车、装料门、链式门和推料机用 电器连锁操作。3

(2)旋转鼓形炉。炉膛内沿炉长方向安装用耐热 钢制造的并带有螺旋片的炉罐，在炉子出料端由旋转机构驱使其转动。渗碳是采用气体渗 碳。

(3)振底式炉，振底式炉内设有 耐热合金制造的炉板，以吊筋吊装在 炉膛中，用炉外装料端的振动装置使 炉底往复振动，炉底板上的工件边前 进边渗碳，完成渗碳后在炉底板的末 端落入淬火槽中。 振底炉同旋转式鼓形炉一样，在工件加热后淬火，所以效率高。落入油槽中的淬火工件由 链式提升装置提出油槽。

(4)网带式炉，网带式连续渗碳炉。这种炉型是在炉外装料 侧及炉内出料侧设置网带滚筒，滚筒上表张紧耐热合金制的无接火网带，在网带滚筒之间 还设有支承辊，旋转这些辊子使网带上的工件向上运动过程中完成加热和渗碳后，在出料 侧工件顺着滑槽落入淬火槽中完成淬火。

用途渗碳炉是新型节能周期作业式热处理电炉，主要供钢制零件进行气体渗碳。由于 选用超轻质节能炉衬材料(陶瓷纤维)和先进的一体化水冷炉用密封风机，该系列渗碳炉炉温均匀、升温快、保温好 ，工件渗碳速度加快，碳势气氛均匀，渗层均匀，在炉压提高时，亦无任何泄漏，提高了生产效率和渗碳质量。

渗碳炉由炉壳、炉衬、炉盖升降机构、炉用密封风机、马弗罐、加热元件及电控系统等组成 。炉壳由钢板及型钢焊接而成。炉衬是由0.6g/cm3高强度超轻质节能耐火砖、硅酸铝纤维、硅藻 土保温砖及石棉板砌筑而成的节能型复合结构。炉盖升降机构由电机、齿轮泵等部件组成，当开启炉盖 时，只需按下控制箱上的按钮，炉盖即以30—70毫米/秒的速度上升。为安全起见，在升降轴上装设有 两个行程开关，当炉盖上升时，下部行程开关自动切断渗碳炉控制柜主回路电源，使加热元件断电停止 工作，上部行程开关则限制升降轴升起的高度，以防升降抽升起过高而脱出。

炉用密封风机装在炉盖上，供搅拌马弗罐内的气氛并使之成分均匀，同时使炉温趋于均匀。在炉盖 上还装有三根工艺管通向炉膛马弗罐内:一根套管顶端安装三头不锈钢滴注器，由三头滴注器向炉内滴注甲醇，煤油或其它有机液体，各种液体均可调节，该套管上的氨气孔可用来向炉内输送氨气作碳、氮 共渗之用(不渗氮时可将此管口封闭)；一根套管为取样管，该套管上部的一管接头可与“U”型玻璃管压 力计连接，用来监视炉马弗罐的作用是维护炉压，保证渗碳或碳、氮共渗的正常进行，它由耐热钢制成 (铸件)。加热元件由电热合金丝绕成螺旋状，安装在炉衬内壁上，并通过引出捧引出炉外，渗碳炉温度 由插入炉膛的热电偶，通过补偿导线将信号传送给自动控温柜，控温柜自动控制、调节并记录炉内的加 热温度。渗碳炉配有冷却桶(选配)，用来存放处理后的零件，桶盖上设有砂封槽。

安全操作规程一、开炉前准备工作

1、清除炉罐内的碳黑，检查密封衬垫。

2、检查循环风扇、电动机，给轴承加润滑脂、冷却水套通水。

3、检查热电偶位置及油压提升机构。

4、检查滴定器、甲醇、煤油储存器。

二、开炉操作规程

1、合上电源开关。

2、调整仪表（如右图）自动控制装置正常后才允许通电升温。

3、升温时，开动风扇。

4、炉温升到850℃时，开始滴入煤油（或甲醇）。

5、炉温到需要温度后，切断炉子和风扇的电源，才能装进工件。然后关紧炉门，接通风扇和炉子电源，按范围操作。

6、工件出炉后，关紧炉盖，继续未动风扇，切断炉子电阻丝电源，滴入少量煤油。

7、炉温降至850℃时，停止滴入煤油。

8、炉温降至600℃时，停止风扇，切断电源开关。

炉罐的使用由于渗碳炉罐的外侧接近电热元件，温度较高，可达950一l000度，故要求炉罐具有良好的抗氧化性;炉罐的内侧处于渗碳气氛中，这就要求沪罐又需具有良好的抗渗碳性。同时，还因炉罐的载荷较大，故还要求炉罐具有较高的高温强度。4

炉罐外侧的表面氧化剥落，会导致开裂，使炉罐漏气是失效的主要形式。铸造缺陷对炉罐的使用寿命影响很大，往往在缺陷处的氧化、开裂机会较多。炉罐轻微开裂后经补焊使用不久，又很快损坏，这主要是由于经氧化、渗碳后焊接性能下降所致。
有时在炉罐口部以下产生环状裂纹，这与炉罐的结构及该区复杂的应力情况有关。从结构上可以看出，产生环裂区域正是罐内高温区与上部罐口部分的低温区之间的过渡地带，因此，在上、一下部分不同温度的作用下，该区的热应.力较大。此外，该区恰恰处于炉罐口部的密封环底部与罐壁
相连接的部分，正处于截面变化部位，由于热应力和载荷应.力叠加，加上密封环底部又是整个炉罐的支承点，工作时该处应力最大。再则该处又是铸件的热节部位，出现铸造缺陷的可能性较多，因而出现了垂直于应力的环状裂纹。
炉罐的使用寿命的比较，Cr18Ni25Si2. Cr25Ni20钢的炉罐使用寿命最高，是Cr18Mn12Si2N钢炉罐的3倍以上。

型号规格

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本词条内容贡献者为:

方正 - 副教授 - 江南大学