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(mao)坯的內應力。主要(yao)用于鑄件(jian)(jian)、鍛件(jian)(jian)和焊(han)接零件(jian)(jian)。改善加(jia)(jia)工(gong)條件(jian)(jian)，使材(cai)料易(yi)于加(jia)(jia)工(gong)。比如退火(huo)、正火(huo)等。提高金(jin)屬材(cai)料的綜合機械性能。比如，質量調處(chu)理。能提高材(cai)料的硬度。比如淬火(huo)、滲(shen)碳、淬火(huo)。

一般來(lai)說(shuo)，消除(chu)毛坯的(de)各種應(ying)力缺陷(xian)，提高其(qi)工藝(yi)性能(neng)，為后續加(jia)工做(zuo)好準備，顯著(zhu)提高毛坯的(de)機(ji)械性能(neng)，提高其(qi)使用性能(neng)和使用壽命(ming)。因此，熱處理(li)是鍛造的(de)重要(yao)環(huan)節之一。

一(yi)、熱處理(li)爐

由于熱處理(li)工(gong)藝的類型和熱處理(li)工(gong)件的形(xing)狀和尺寸的多(duo)(duo)樣性(xing)，熱處理(li)爐的類型和結(jie)構也多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣，熱處理(li)爐的分類方法有很多(duo)(duo):

按zui高溫(wen)度分：爐(lu)(lu)(lu)溫(wen)大于10000℃650~10000℃650℃以下是低溫(wen)熱(re)(re)(re)處(chu)理爐(lu)(lu)(lu)。根(gen)據(ju)主要的熱(re)(re)(re)處(chu)理工(gong)藝類型(xing)：固(gu)體溶解、淬(cui)火、正火、回火、退火、碳(tan)化(hua)等化(hua)學熱(re)(re)(re)處(chu)理爐(lu)(lu)(lu)。根(gen)據(ju)加(jia)熱(re)(re)(re)熱(re)(re)(re)源：燃(ran)煤爐(lu)(lu)(lu)、燃(ran)料(liao)爐(lu)(lu)(lu)、燃(ran)氣(qi)爐(lu)(lu)(lu)、電(dian)能、電(dian)阻爐(lu)(lu)(lu)、電(dian)極爐(lu)(lu)(lu)、感應加(jia)熱(re)(re)(re)爐(lu)(lu)(lu)：氣(qi)體作(zuo)為空氣(qi)、煙氣(qi)、控制(zhi)氣(qi)氛、真空等；液體作(zuo)為熔(rong)鹽、熔(rong)鉛等加(jia)熱(re)(re)(re)介質；固(gu)體作(zuo)為流動顆粒(li)爐(lu)(lu)(lu)等加(jia)熱(re)(re)(re)介質。

二、熱處理與(yu)氣體分析監測(ce)的關系

在(zai)這(zhe)里，我們提到熱(re)處(chu)理(li)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)。大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)控(kong)(kong)制(zhi)是(shi)(shi)指(zhi)在(zai)加熱(re)金屬(shu)時用于(yu)保(bao)護(hu)金屬(shu)表(biao)面(mian)和調節金屬(shu)表(biao)面(mian)化學成分的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體。熱(re)處(chu)理(li)生產(chan)技術的(de)(de)關鍵發展方向之一(yi)是(shi)(shi)可(ke)控(kong)(kong)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)熱(re)處(chu)理(li)。特別是(shi)(shi)碳(tan)鋼和一(yi)般合金結構鋼的(de)(de)亮(liang)淬火(huo)、退火(huo)、滲(shen)碳(tan)淬火(huo)、碳(tan)氮(dan)共滲(shen)淬火(huo)、氣(qi)(qi)(qi)體氮(dan)碳(tan)共滲(shen)仍(reng)以可(ke)控(kong)(kong)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)為主要(yao)手(shou)段。因此，可(ke)控(kong)(kong)大(da)(da)氣(qi)(qi)(qi)熱(re)處(chu)理(li)仍(reng)然(ran)是(shi)(shi)先進熱(re)處(chu)理(li)技術的(de)(de)主要(yao)組成部分。

可控(kong)氣(qi)(qi)氛主要(yao)包(bao)括吸熱氣(qi)(qi)、放(fang)熱氣(qi)(qi)、氮基(ji)氣(qi)(qi)、氨分(fen)解氣(qi)(qi)、滴(di)注分(fen)解氣(qi)(qi)、氫(qing)氣(qi)(qi)和木炭氣(qi)(qi)。

2.1吸熱式氣

在發電機中，將天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)、液化石(shi)油氣(qi)(qi)(qi)(qi)等(deng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)與(yu)一定(ding)比例的(de)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)混(hun)合(當(dang)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)量(liang)(liang)較小時，混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)首先部分燃(ran)燒)，然(ran)后加熱(re)到高溫(1000℃上面的(de)催化劑(ji)是由混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)未燃(ran)部分熱(re)裂解(jie)（吸熱(re)反應）制成的(de)。吸熱(re)氣(qi)(qi)(qi)(qi)是應用較廣泛的(de)可控氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛之(zhi)一。將其用作(zuo)輸送(song)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)，并將適量(liang)(liang)的(de)富化氣(qi)(qi)(qi)(qi)（甲烷或丙烷）帶入加熱(re)爐，使低碳(tan)鋼零件表面滲(shen)碳(tan)，使碳(tan)含(han)量(liang)(liang)滿足規定(ding)要求(qiu)。通過控制富化氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)添加量(liang)(liang)，可以(yi)控制爐膛氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)的(de)碳(tan)勢。

2.2放熱式(shi)氣

在發電機中(zhong)(zhong)(zhong)，天然氣(qi)液(ye)化(hua)石(shi)油(you)氣(qi)和(he)其(qi)他氣(qi)體燃料或(huo)酒精、柴油(you)和(he)其(qi)他液(ye)體燃料與(yu)更多(duo)的(de)空氣(qi)混合，使(shi)其(qi)接近(jin)完全燃燒（放熱(re)反應），然后對燃燒產品進(jin)行初步凈(jing)(jing)化(hua)（除水）或(huo)高(gao)凈(jing)(jing)化(hua)（除水、二氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)和(he)一氧(yang)化(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)）。放熱(re)氣(qi)體可用于低碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)的(de)明亮退火(huo)、硅鋼(gang)片的(de)脫碳(tan)(tan)(tan)(tan)退火(huo)、中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)和(he)高(gao)碳(tan)(tan)(tan)(tan)鋼(gang)的(de)明亮淬火(huo)、粉末冶金(jin)的(de)燒結(jie)和(he)氣(qi)體的(de)氮碳(tan)(tan)(tan)(tan)共滲等。凈(jing)(jing)化(hua)和(he)放熱(re)的(de)氣(qi)氛也(ye)可用于不銹鋼(gang)的(de)退火(huo)和(he)釬焊保護，或(huo)作為碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)過程中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)運輸(shu)氣(qi)體。

2.3氮基(ji)氣(qi)氛

熱(re)處理爐廠(chang)家(jia)在制(zhi)氧過(guo)程(cheng)中產生(sheng)的工(gong)業氮(dan)經過(guo)凈化（除(chu)氧或(huo)空氣(qi)）后獲(huo)得的高(gao)純(chun)氮(dan)也(ye)可(ke)(ke)(ke)以(yi)是(shi)通過(guo)蒸發液(ye)氮(dan)獲(huo)得的氣(qi)體。氮(dan)基(ji)大(da)氣(qi)可(ke)(ke)(ke)用于加熱(re)和(he)保護，或(huo)添加甲醇，使其(qi)成分接近吸熱(re)大(da)氣(qi)，作為碳(tan)化過(guo)程(cheng)中的輸(shu)送氣(qi)體，然后添加富化氣(qi)（如丙烷等(deng)）進行碳(tan)化過(guo)程(cheng)。其(qi)優點是(shi)可(ke)(ke)(ke)節約(yue)天然氣(qi)、液(ye)化石油(you)氣(qi)等(deng)，碳(tan)勢也(ye)可(ke)(ke)(ke)控(kong)制(zhi)。

2.4氨(an)分解氣

在一定溫度(du)和催化劑的作用下，氨(an)(an)(an)可(ke)以(yi)完全(quan)分解(jie)成(cheng)三(san)個體(ti)積(ji)(ji)的氫(qing)和一個體(ti)積(ji)(ji)的氮，形成(cheng)氨(an)(an)(an)分解(jie)氣(qi)。氨(an)(an)(an)和空氣(qi)也可(ke)以(yi)混合(he)部分燃(ran)燒(shao)，然后通(tong)過除水凈化獲(huo)得氨(an)(an)(an)燃(ran)燒(shao)氣(qi)體(ti)(主(zhu)要成(cheng)分是(shi)氮)。這兩種氣(qi)氛都含有氫(qing)，屬于(yu)氫(qing)水混合(he)氣(qi)體(ti)。主(zhu)要用于(yu)不銹鋼高速(su)鋼的熱處理和粉末(mo)冶(ye)金的燒(shao)結。因(yin)為氨(an)(an)(an)比(bi)較貴，制(zhi)備成(cheng)本比(bi)較高。

2.5滴注分解氣

可控制鋼表(biao)面碳(tan)濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)滴(di)(di)注滲碳(tan)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)分解氣(qi)(qi)(qi)(qi)也(ye)屬于(yu)可控氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛。這是20世紀60年(nian)代初提出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)卡博馬(ma)格法。其原(yuan)理是：兩種(zhong)有機(ji)液(ye)滴(di)(di)入爐內(nei)(nei)(nei)，爐內(nei)(nei)(nei)發(fa)生(sheng)熱(re)裂(lie)解。一種(zhong)液(ye)體(ti)(ti)（如甲(jia)醇）的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)裂(lie)解氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)用(yong)作輸送(song)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)，另(ling)一種(zhong)（如醋酸(suan)乙(yi)酯）的(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)裂(lie)解氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)用(yong)作富化氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)，以實現鋼的(de)(de)(de)(de)(de)滲碳(tan)，并(bing)通過(guo)調節第二(er)種(zhong)液(ye)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)滴(di)(di)量(liang)來控制爐內(nei)(nei)(nei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)潛(qian)力。該(gai)方法的(de)(de)(de)(de)(de)優點(dian)是無氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)發(fa)生(sheng)爐，設備(bei)結(jie)構簡單，適合批量(liang)生(sheng)產氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。氫(qing)(qing)(qing)是一種(zhong)還原(yuan)性氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。絕對干燥(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)很(hen)難制備(bei)，因此使(shi)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)實際上是微量(liang)水和(he)(he)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合物。金屬在氫(qing)(qing)(qing)中加(jia)(jia)熱(re)時(shi)是氧化還是還原(yuan)取(qu)決(jue)于(yu)水和(he)(he)氫(qing)(qing)(qing)的(de)(de)(de)(de)(de)比例。然而，用(yong)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)保(bao)護加(jia)(jia)熱(re)并(bing)不能絕對防止鋼材(cai)脫(tuo)碳(tan)。不銹(xiu)鋼和(he)(he)硅鋼片的(de)(de)(de)(de)(de)退火(huo)和(he)(he)粉末冶金的(de)(de)(de)(de)(de)燒結(jie)鐵(tie)粉可以在氫(qing)(qing)(qing)中恢(hui)復。

2.6木炭氣

用(yong)鼓風機將空氣(qi)吹(chui)入(ru)發(fa)(fa)電爐，空氣(qi)與熱(re)(re)木炭(tan)發(fa)(fa)生反(fan)應，即木炭(tan)氣(qi)體(ti)(ti)。其(qi)主要成分是一氧化(hua)碳(tan)和(he)(he)二氧化(hua)碳(tan)。一氧化(hua)碳(tan)是一種還原性(xing)氣(qi)體(ti)(ti)，二氧化(hua)碳(tan)是一種氧化(hua)性(xing)氣(qi)體(ti)(ti)。當鋼(gang)在這種混合物中加熱(re)(re)時，大氣(qi)的(de)氧化(hua)和(he)(he)還原能(neng)力(li)取決(jue)于CO2/CO比(bi)率。通過調整這個比(bi)例，鋼(gang)可(ke)以達到(dao)無(wu)氧化(hua)、無(wu)脫碳(tan)的(de)效果。木炭(tan)氣(qi)可(ke)用(yong)于鋼(gang)的(de)保護(hu)和(he)(he)加熱(re)(re)。

三、氣體分(fen)析監測系統在熱處理中的實際應用

爐煤(mei)氣(qi)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)勢是(shi)指(zhi)在一定溫度下(xia)，爐煤(mei)氣(qi)與鋼表(biao)面奧氏體中的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)量相平衡時(shi)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)量，可以(yi)簡單(dan)地理(li)解為爐煤(mei)氣(qi)滲(shen)碳(tan)(tan)(tan)能(neng)力(li)的(de)(de)表(biao)征；與爐煤(mei)氣(qi)的(de)(de)成(cheng)分(fen)和溫度有關，其水平反(fan)映了爐煤(mei)氣(qi)滲(shen)碳(tan)(tan)(tan)能(neng)力(li)的(de)(de)強度。滲(shen)碳(tan)(tan)(tan)氣(qi)體的(de)(de)滲(shen)碳(tan)(tan)(tan)能(neng)力(li)（碳(tan)(tan)(tan)勢）由其氣(qi)體成(cheng)分(fen)（如一氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)、二(er)氧(yang)化碳(tan)(tan)(tan)、水蒸氣(qi)、氧(yang)氣(qi)等）確定。

因此，熱處理(li)爐廠家無(wu)論(lun)使用(yong)什么樣(yang)的熱處理(li)大氣控(kong)制，氣體的成(cheng)分濃度都有非(fei)常(chang)嚴格的控(kong)制，通(tong)常(chang)通(tong)過(guo)氣體分析儀(yi)(如水蒸氣、二氧(yang)化碳(tan)等（CO2），氧(yang)氣(O2)向控(kong)制系統提供信號，及時(shi)調整供氣成(cheng)分，改變爐內碳(tan)勢(shi)。