(5)表面淬火。將零件表層以極快的速度加熱到臨界溫度以上奧氏體化，而心部因受熱較少還來不及達到臨界溫度，接著用淬火介質(zhì)進行急冷，使表層淬成馬氏體，心部仍保持淬火前組織的一種工藝，經(jīng)表面淬火后，鋼件得到表層硬度高、耐磨，心部硬度低、韌性好的性能。表面淬火有多種方法，現(xiàn)在常用感應加熱表面淬火法。此外，還有火焰加熱表面淬火法、電接觸加熱表面淬火法等。

(6)化學熱處理。將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝，稱為化學熱處理。

化學熱處理使工件的表層和心部，得到迥然不同的組織和性能，從而顯著提高零件的使用質(zhì)量，延長使用壽命;它還能使一些價廉易得的材料改善性能，來代替某些比較貴重的材料。

化學熱處理形式很多，按其主要目的大致可分兩類：一類是以強化為主，例如滲碳、氮化(滲氮)、碳氮共滲、滲硼等，主要目的是使零件表面硬度高、耐磨并提高疲勞抗力;另一類是以改善工件表面的物理、化學性能為主，如滲鉻、滲鋁、滲硅等，目的是提高工件表面抗氧化、耐腐蝕等性能。

2.常用熱處理設備及節(jié)能建議

(1)熱處理設備。常用熱處理設備有加熱設備、冷卻設備和檢驗設備等。

1)加熱設備。加熱爐是熱處理車間的主要設備，通常的分類方法為：按能源分為電阻爐、燃料爐;按工作溫度分為高溫爐(>1000℃)、中溫爐(650～1000℃)、低溫爐(<600℃);按工藝用途分為正火爐、退火爐、淬火爐、回火爐、滲碳爐等;按形狀結構分為箱式爐、井式爐等。

常用的熱處理加熱爐有電阻爐和鹽浴爐。

①中溫箱式電阻爐應用最為廣泛，常用于碳素銅、合金鋼零件的退火、正火、淬火及滲碳等，如圖4-50所示。

②井式爐宜于長軸類零件的垂直懸掛加熱，可以減少彎曲變形，可用吊車裝卸工件，故應用較為廣泛，如圖4-51所示。

③鹽浴爐是用液態(tài)的熔鹽作為加熱介質(zhì)，加熱速度快而均勻，工件氧化、脫碳少，可進行正火、淬火、化學熱處理、局部淬火、回火等，如圖4-52所示。

2)冷卻設備。常用的有水槽、油槽、浴爐、緩冷坑等，介質(zhì)包括自來水、鹽水、機油、硝酸鹽溶液等。

3)檢驗設備。常用的檢驗設備有洛氏硬度計、布氏硬度計、金相顯微鏡、物理性能測試儀、游標卡尺、量具、無損探傷設備等。

(2)熱處理設備節(jié)能建議。加熱設備的節(jié)能潛力巨大，對節(jié)能的設備基本要求是，有較大的爐膛、有效的利用面積率、均勻的溫度區(qū)域、較高的裝載量、良好的加熱裝置、廉價的能源、良好的傳熱效果、良好的保溫能力、較少的熱損失及較高的熱效率等。按該要求，對設備進行引進、改造、自發(fā)研制以及合理使用，有效地開展節(jié)能生產(chǎn)。

1)合理選擇能源。

①用電干凈，易控制。如井式電阻爐，屬間接加熱工件，熱效率較低，通過強化輻射、減少爐襯蓄熱及爐壁散熱來提高熱效率;脈沖離子氮化爐，用電能把低真空的氣體電離成離子，在電場作用下，高速沖擊工件，在加熱工件的同時，把氮元素滲入工件，這種熱處理方式有較高的熱效率;中頻感應加熱，處于交變電磁場中的曲軸，內(nèi)部產(chǎn)生交變電流(即渦流)而把曲軸表面瞬間加熱至高溫，屬直接加熱，有很高的熱效率，達55%～90%，感應淬火屬局部處理，比整體淬火節(jié)能近80%～90%，

②用燃料便宜，最好用天然氣或煤氣等高熱值的氣體，可以在噴射式燒嘴上形成火焰，通過熱沖擊、熱輻射、熱對流的方式，直接加熱工件，有高的換熱系數(shù)和加熱速度，故熱效率高。臺式正火爐、連續(xù)正火流水線等用天然氣作加熱能源來處理工件。

2)減少熱損失，提高熱效率。

①臺式正火爐及正火流水線，為減少爐襯蓄熱采用復合爐襯，爐壁使用陶瓷纖維，內(nèi)壁表面涂紅外反射涂料;考慮到爐底強度要求高，采取黏土磚+輕質(zhì)耐火磚結構，爐門為內(nèi)壁貼陶瓷纖維。

②自制臺式正火爐，為提高爐子密封性，爐體盡量少開孔，以避免熱量散失。

③井式電阻爐，減少料盤、料框的重量，只要能承載設備允許的最大裝爐量即可，避免消耗更多的能量來加熱料盤、料框。

3)燃料爐——高效燃燒嘴的開發(fā)應用。優(yōu)良的燃燒嘴，應能自動調(diào)節(jié)燃氣與空氣的比例，且燃燒的火焰能實現(xiàn)爐內(nèi)強輻射及強對流。正火流水線使用的是SICIOOHB型燃燒嘴，與對面相對交叉均勻放置在爐兩側壁接近底部處，點火后迅速升溫，有利于促進熱氣流再循環(huán)，可顯著節(jié)能。

4)充分利用余熱及廢熱。

①氮化，如圖4-53所示。加熱到590℃，保溫3h，停電隨爐降溫到540℃，利用爐內(nèi)余熱繼續(xù)通介質(zhì)氮化，可獲得良好的效果，前提是設備密封性好。用額定功率180kW、型號為SL02-35的井式氮化爐，處理同樣的產(chǎn)品，改進后每條曲軸產(chǎn)品可節(jié)省20kWh。

②正火流水線利用天然氣作燃料加熱，其煙筒排除廢氣的同時，也帶走爐內(nèi)20%～50%的熱量。但在設備設計安裝時應充分考慮到余熱的再利用，把助燃空氣管道設置在緊貼煙筒以預熱，助燃空氣剛進入爐內(nèi)能達到100～100℃，可降低熱損耗。

5)爐型的合理選擇。當熱處理產(chǎn)品的批量及工藝確定后，選用爐型就成為實現(xiàn)工藝、節(jié)能和降低成本的關鍵。連續(xù)式爐比周期式爐耗能少，各種爐子的熱效率順序由高到低為：振底式爐、井式爐、輸送帶式爐、箱式爐或臺式爐。當批量大時，宜選用連續(xù)式爐;當品種比較多數(shù)量較少，就集中使用周期爐。

6)推廣氨基氣氛井式電阻爐熱處理。氨基氣氛用于客戶特殊要求的回火熱處理，可以達到少無氧化脫碳和工件表面光亮無銹蝕的效果;用于化學熱處理可減少內(nèi)氧化、防腐蝕，提高化學熱處理質(zhì)量。氨基氣氛氣源豐富，成本低廉，安全性好，適應性強，污染少，廢氣燃燒后生成水和氮氣釋放空氣中。一般選用液化的氨氣作保護氣氛及化學熱處理的介質(zhì)資源。