熱處理是指材料在固態下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。簡單來說就是“四把火”，分別是“正火(huo)、退火(huo)、回火(huo)、淬火(huo)”其作用(yong)是(shi)：

• 去除毛坯的內應力。多用于鑄件、鍛件、焊(han)接件。
• 改(gai)善加工(gong)條件，使材料易于加工(gong)。如(ru)退(tui)火、正火，等。
• 提高金屬材料(liao)的綜(zong)合機(ji)械性能。如，調質處理(li)。
• 可(ke)以提高(gao)材料硬度(du)。如(ru)，淬火，滲(shen)碳(tan)淬火

總的(de)來(lai)說就(jiu)是消除毛坯件(jian)的(de)各種應力缺(que)陷，改善其工藝性能(neng)，為后續(xu)工序加工做好準備，顯著提高坯件(jian)的(de)力學性能(neng)，提高其使(shi)用性能(neng)和(he)使(shi)用壽命(ming)。所(suo)以熱處理是鍛造(zao)時的(de)環節之(zhi)一。

一、熱處(chu)理(li)爐

由于熱(re)處(chu)理(li)工藝種(zhong)類和熱(re)處(chu)理(li)工件形(xing)狀尺(chi)寸的多樣性，熱(re)處(chu)理(li)爐爐型和構(gou)造也呈現(xian)各式各樣，熱(re)處(chu)理(li)爐分(fen)類方法很多：

• 按照最高溫度分：爐溫大于1000℃為高溫熱處理爐；650～1000℃為中溫熱處理爐；650℃以下為低溫熱處理爐。
• 按照主要熱處(chu)(chu)理(li)(li)工藝(yi)種類分：固溶、淬火、正(zheng)火、回火、退火和滲碳(tan)等(deng)化學熱處(chu)(chu)理(li)(li)爐。
• 按照加熱(re)(re)熱(re)(re)源分(fen)：有以燃(ran)料(liao)燃(ran)燒為(wei)熱(re)(re)源的(de)燃(ran)煤(mei)爐(lu)、燃(ran)油爐(lu)和燃(ran)氣爐(lu)；此(ci)外還(huan)有以電能為(wei)熱(re)(re)源的(de)電阻爐(lu)、電極爐(lu)、感應加熱(re)(re)爐(lu)等
• 按(an)爐(lu)內加(jia)(jia)(jia)熱(re)介(jie)(jie)質(zhi)分：以(yi)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)為加(jia)(jia)(jia)熱(re)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)，如空氣(qi)(qi)(qi)、煙氣(qi)(qi)(qi)、控制氣(qi)(qi)(qi)氛、真空等(deng)；以(yi)液體(ti)(ti)為加(jia)(jia)(jia)熱(re)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)，如熔鹽(yan)、熔鉛等(deng)；以(yi)固體(ti)(ti)為加(jia)(jia)(jia)熱(re)介(jie)(jie)質(zhi)的(de)，如流(liu)動粒子爐(lu)等(deng)。

二、熱(re)處理和氣體分析(xi)監測的關系

說到這里不得(de)不提到熱處理氣氛控制，氣氛控制是指(zhi)加熱金屬(shu)(shu)時(shi)為了(le)保護金屬(shu)(shu)表(biao)面和調節金屬(shu)(shu)表(biao)面化學成分而(er)使用的(de)成分可(ke)以控制的(de)氣體。熱處理生產(chan)技術重點發展(zhan)的(de)方(fang)向之一(yi)(yi)是(shi)可(ke)控(kong)(kong)氣氛(fen)(fen)熱處理。尤其是(shi)碳(tan)素鋼和一(yi)(yi)般合金結(jie)構(gou)鋼件的(de)光亮淬火、退火、滲碳(tan)淬火、碳(tan)氮(dan)共滲淬火、氣體氮(dan)碳(tan)共滲仍(reng)以可(ke)控(kong)(kong)氣氛(fen)(fen)為(wei)主要(yao)手段(duan)。所以可(ke)控(kong)(kong)氣氛(fen)(fen)熱處理仍(reng)是(shi)先進(jin)熱處理技術的(de)主要(yao)組成部分。

可(ke)控氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)主(zhu)要(yao)有吸熱(re)式(shi)氣(qi)(qi)(qi)、放熱(re)式(shi)氣(qi)(qi)(qi)、氮基氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)、氨分解氣(qi)(qi)(qi)、滴注(zhu)分解氣(qi)(qi)(qi)、氫和木炭氣(qi)(qi)(qi)

2.1吸(xi)熱式氣

在發生器中，把天然氣、液化石油氣等氣體與一定比例的空氣混合（當空氣量較少時，混合氣體先部分燃燒），再通過加熱到高溫（1000℃以上）的催化劑，使混合氣體的未燃部分熱裂解（吸熱反應）而制得。吸熱式氣是一種應用*的可控氣氛。把它作為運載氣體，將適量的富化氣（甲烷或丙烷）帶入加熱爐內，就可以使低碳鋼件表面滲碳，使碳含量達到規定的要求。控制富化氣的添加量，便能控制爐氣的碳勢。

2.2放熱式氣

在發生器中,把天然氣液化石油氣等氣體燃料或酒精、柴油等液體燃料與較多的空氣混合，使它接近于*燃燒(放熱反應)，再對燃燒產物進行初步凈化(除水)或高度凈化(除水、二氧化碳和一氧化碳)而制得的氣體。放熱式氣可用于低碳鋼的光亮退火、硅鋼片的脫碳退火、中碳鋼、高碳鋼的光亮淬火、粉末冶金的燒結和氣體氮碳共滲等。凈化放熱式氣氛還可用于不銹鋼的退火和釬焊保護，或作為滲碳時的運載氣體等。

2.3氮基氣氛(fen)

常(chang)用(yong)的(de)是(shi)(shi)將(jiang)制(zhi)氧(yang)過(guo)程中產(chan)生的(de)工業氮(dan)(dan)(dan)經凈化(hua)（除氧(yang)或空氣(qi)）后得到(dao)的(de)高純(chun)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)，也可以(yi)是(shi)(shi)將(jiang)液氮(dan)(dan)(dan)蒸(zheng)發得到(dao)的(de)氣(qi)體。氮(dan)(dan)(dan)基氣(qi)氛(fen)可用(yong)于加(jia)熱(re)保護(hu)，也可以(yi)加(jia)入(ru)甲醇等使(shi)其成分接近吸熱(re)式氣(qi)氛(fen)，作為滲碳時(shi)的(de)運載氣(qi)體，再(zai)加(jia)入(ru)富化(hua)氣(qi)（如丙烷等）即可滲碳。它的(de)優點是(shi)(shi)可以(yi)節約天然氣(qi)、液化(hua)石油氣(qi)等，碳勢也可控制(zhi)。

2.4氨(an)分解氣

氨在一定溫度和催化劑作用下可*分解為 3個體積的氫和 1個體積的氮，形成氨分解氣。也可以把氨和空氣混合進行部分燃燒，然后除水凈化得到氨燃燒氣（主要成分是氮）。這兩種氣氛都含氫，屬于氫-水類型的混合氣體。多用于不銹鋼高速鋼的熱處理和粉末冶金的燒結。因氨較貴，故制備成本較高。

2.5滴注(zhu)分(fen)解氣

使鋼表面的碳濃度可以控制的滴注式滲碳所產生的分解氣也屬于可控氣氛。這就是60年代初期提出的卡博馬格法。其原理是：往爐中滴入兩種有機液體，在爐中發生熱裂解，以一種液體（如甲醇）的熱裂解氣作為運載氣體，以另一種（如醋酸乙酯）的熱裂解氣作為富化氣體來實現鋼的滲碳，并靠調節第二種液體的滴入量來達到控制爐氣碳勢的目的。這種方法的優點是不用氣體發生爐，設備結構簡單，適于批量生產氫，氫是還原性氣體。絕對干燥的氫是難以制備的，因此使用的氫實際上是微量水和氫的混合氣體。金屬在氫中加熱時是氧化或是還原取決于水與氫的比值。但用氫保護加熱不能絕對防止鋼的脫碳。不銹鋼和硅鋼片的退火、粉末冶金的燒結鐵粉還原,都可以在氫氣中進行。

2.6木炭氣

用鼓風機把空氣吹入發生爐中，空氣與熾熱的木炭反應所產生的煤氣即木炭氣。其主要成分是一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳是還原性氣體，二氧化碳是氧化性氣體。鋼在這種混合氣中加熱時，氣氛的氧化和還原能力取決于CO2/CO比值。調節這個比值就可以使鋼達到無氧化無脫碳效果。木炭氣可用于鋼的保護加熱。

三、氣(qi)體分析監(jian)測系統在熱(re)處理中(zhong)的(de)實際應用

爐氣的(de)(de)碳勢是指某(mou)一溫(wen)度下爐氣與(yu)鋼表面奧(ao)氏(shi)體中的(de)(de)碳量(liang)相平衡時的(de)(de)碳量(liang)，簡單地可(ke)理解為是爐氣滲碳能力的表征；與爐氣成分及溫度有關，它的高低反映了爐氣滲碳能力的強弱。 滲碳氣體的滲碳能力(碳勢)是由其所含氣體成分(如一氧化碳、二氧化碳、水蒸氣、氧氣等的配比)所決定的。

無(wu)論使(shi)用何種熱處理氣氛控制(zhi)，都對氣體的(de)組份(fen)濃度(du)含量，有著非常嚴格的(de)控制(zhi)，通常是通過測定其中某一組分的含量(如水蒸氣、二氧化碳、氧氣)來提供信號給控制系統,及時調節供氣成分來改變爐內碳勢。

諾科儀器的NK-500系列紅外線氣體分析系統，可根據企業被測氣氛的特性和工藝要求，進行模塊化定制，可實現一套系統同時、連(lian)續、在(zai)線(xian)的檢測(ce)各路氣氛，解決了傳統測量的弊端。可實時監測各式熱處理爐內真實氣氛組份（CO、CO2、CH4）等氣體濃度含量、氧電勢、碳勢等，是(shi)幫助現場工程師(shi)分析(xi)爐氣成分，排除故障，優化(hua)工藝的強大助手(shou)。