熱處理是熱處理爐一種金屬熱處理工藝，通過加熱、保溫和冷卻來獲得預(yù)期的組織和性能。簡單地說，“四把火”，分別是“正火，退火，回火，淬火，”其作用是：

去除毛坯的內(nèi)應(yīng)力。主要用于鑄件、鍛件和焊接零件。改善加工條件，使材料易于加工。比如退火、正火等。提高金屬材料的綜合機(jī)械性能。比如，質(zhì)量調(diào)處理。能提高材料的硬度。比如淬火、滲碳、淬火。

一般來說，消除毛坯的各種應(yīng)力缺陷，提高其工藝性能，為后續(xù)加工做好準(zhǔn)備，顯著提高毛坯的機(jī)械性能，提高其使用性能和使用壽命。因此，熱處理是鍛造的重要環(huán)節(jié)之一。

一、熱處理爐

由于熱處理工藝的類型和熱處理工件的形狀和尺寸的多樣性，熱處理爐的類型和結(jié)構(gòu)也多種多樣，熱處理爐的分類方法有很多:

按zui高溫度分：爐溫大于10000℃650~10000℃650℃以下是低溫?zé)崽幚頎t。根據(jù)主要的熱處理工藝類型：固體溶解、淬火、正火、回火、退火、碳化等化學(xué)熱處理爐。根據(jù)加熱熱源：燃煤爐、燃料爐、燃?xì)鉅t、電能、電阻爐、電極爐、感應(yīng)加熱爐：氣體作為空氣、煙氣、控制氣氛、真空等；液體作為熔鹽、熔鉛等加熱介質(zhì)；固體作為流動顆粒爐等加熱介質(zhì)。

二、熱處理與氣體分析監(jiān)測的關(guān)系

在這里，我們提到熱處理大氣控制。大氣控制是指在加熱金屬時用于保護(hù)金屬表面和調(diào)節(jié)金屬表面化學(xué)成分的氣體。熱處理生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵發(fā)展方向之一是可控大氣熱處理。特別是碳鋼和一般合金結(jié)構(gòu)鋼的亮淬火、退火、滲碳淬火、碳氮共滲淬火、氣體氮碳共滲仍以可控大氣為主要手段。因此，可控大氣熱處理仍然是先進(jìn)熱處理技術(shù)的主要組成部分。

可控氣氛主要包括吸熱氣、放熱氣、氮基氣、氨分解氣、滴注分解氣、氫氣和木炭氣。

2.1吸熱式氣

在發(fā)電機(jī)中，將天然氣、液化石油氣等氣體與一定比例的空氣混合(當(dāng)空氣量較小時，混合氣體首先部分燃燒)，然后加熱到高溫(1000℃上面的催化劑是由混合氣體的未燃部分熱裂解（吸熱反應(yīng)）制成的。吸熱氣是應(yīng)用較廣泛的可控氣氛之一。將其用作輸送氣體，并將適量的富化氣（甲烷或丙烷）帶入加熱爐，使低碳鋼零件表面滲碳，使碳含量滿足規(guī)定要求。通過控制富化氣的添加量，可以控制爐膛氣體的碳勢。

2.2放熱式氣

在發(fā)電機(jī)中，天然氣液化石油氣和其他氣體燃料或酒精、柴油和其他液體燃料與更多的空氣混合，使其接近完全燃燒（放熱反應(yīng)），然后對燃燒產(chǎn)品進(jìn)行初步凈化（除水）或高凈化（除水、二氧化碳和一氧化碳）。放熱氣體可用于低碳鋼的明亮退火、硅鋼片的脫碳退火、中碳鋼和高碳鋼的明亮淬火、粉末冶金的燒結(jié)和氣體的氮碳共滲等。凈化和放熱的氣氛也可用于不銹鋼的退火和釬焊保護(hù)，或作為碳化過程中的運(yùn)輸氣體。

2.3氮基氣氛

熱處理爐廠家在制氧過程中產(chǎn)生的工業(yè)氮經(jīng)過凈化（除氧或空氣）后獲得的高純氮也可以是通過蒸發(fā)液氮獲得的氣體。氮基大氣可用于加熱和保護(hù)，或添加甲醇，使其成分接近吸熱大氣，作為碳化過程中的輸送氣體，然后添加富化氣（如丙烷等）進(jìn)行碳化過程。其優(yōu)點(diǎn)是可節(jié)約天然氣、液化石油氣等，碳勢也可控制。

2.4氨分解氣

在一定溫度和催化劑的作用下，氨可以完全分解成三個體積的氫和一個體積的氮，形成氨分解氣。氨和空氣也可以混合部分燃燒，然后通過除水凈化獲得氨燃燒氣體(主要成分是氮)。這兩種氣氛都含有氫，屬于氫水混合氣體。主要用于不銹鋼高速鋼的熱處理和粉末冶金的燒結(jié)。因為氨比較貴，制備成本比較高。

2.5滴注分解氣

可控制鋼表面碳濃度的滴注滲碳產(chǎn)生的分解氣也屬于可控氣氛。這是20世紀(jì)60年代初提出的卡博馬格法。其原理是：兩種有機(jī)液滴入爐內(nèi)，爐內(nèi)發(fā)生熱裂解。一種液體（如甲醇）的熱裂解氣體用作輸送氣體，另一種（如醋酸乙酯）的熱裂解氣體用作富化氣體，以實(shí)現(xiàn)鋼的滲碳，并通過調(diào)節(jié)第二種液體的滴量來控制爐內(nèi)氣體的碳潛力。該方法的優(yōu)點(diǎn)是無氣體發(fā)生爐，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，適合批量生產(chǎn)氫氣。氫是一種還原性氣體。絕對干燥的氫氣很難制備，因此使用的氫氣實(shí)際上是微量水和氫的混合物。金屬在氫中加熱時是氧化還是還原取決于水和氫的比例。然而，用氫氣保護(hù)加熱并不能絕對防止鋼材脫碳。不銹鋼和硅鋼片的退火和粉末冶金的燒結(jié)鐵粉可以在氫中恢復(fù)。

2.6木炭氣

用鼓風(fēng)機(jī)將空氣吹入發(fā)電爐，空氣與熱木炭發(fā)生反應(yīng)，即木炭氣體。其主要成分是一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳是一種還原性氣體，二氧化碳是一種氧化性氣體。當(dāng)鋼在這種混合物中加熱時，大氣的氧化和還原能力取決于CO2/CO比率。通過調(diào)整這個比例，鋼可以達(dá)到無氧化、無脫碳的效果。木炭氣可用于鋼的保護(hù)和加熱。

三、氣體分析監(jiān)測系統(tǒng)在熱處理中的實(shí)際應(yīng)用

爐煤氣的碳勢是指在一定溫度下，爐煤氣與鋼表面奧氏體中的碳量相平衡時的碳量，可以簡單地理解為爐煤氣滲碳能力的表征；與爐煤氣的成分和溫度有關(guān)，其水平反映了爐煤氣滲碳能力的強(qiáng)度。滲碳?xì)怏w的滲碳能力（碳勢）由其氣體成分（如一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣、氧氣等）確定。

因此，熱處理爐廠家無論使用什么樣的熱處理大氣控制，氣體的成分濃度都有非常嚴(yán)格的控制，通常通過氣體分析儀(如水蒸氣、二氧化碳等（CO2），氧氣(O2)向控制系統(tǒng)提供信號，及時調(diào)整供氣成分，改變爐內(nèi)碳勢。