在冶金学中，卧式炉是必不可少的热处理设备，用于各种旨在改变金属基本性能的工艺。最常见的应用包括退火、淬火和回火等热处理，以及烧结等粉末冶金工艺。这些炉子提供受控的高温环境，以改变材料的内部微观结构并提高其性能。
卧式炉的核心功能不是执行单一工艺，而是提供一个精确稳定的热环境。可以执行的特定冶金工艺最终取决于炉子控制温度、时间和——最关键的——其内部气氛的能力。
主要作用：通过热处理增强性能
热处理包括一系列工艺，其中固体金属在严格控制下加热和冷却，以获得所需的机械性能。目标是改变材料的微观结构而不改变其形状。
退火
退火是一种将金属加热到特定温度然后缓慢冷却的工艺。这会使金属软化，增加其延展性，并使其更容易加工或成形。它还可以消除在先前的制造过程中可能产生的内应力。
淬火
淬火用于提高金属（尤其是钢）的强度和耐磨性。将材料加热到高温以改变其内部结构，然后进行快速冷却过程，称为淬火。这会形成坚硬、脆性的微观结构。
回火
经过淬火的零件通常过于脆性而无法实际使用。回火是一种在淬火后进行的次级、低温热处理。它减少了一些过量的硬度和脆性，增加了材料的整体韧性。
正火和去应力退火
正火是一种细化钢晶粒结构以提高其韧性和可加工性的工艺。去应力退火使用较低的温度来减少由焊接、机械加工或冷加工引起的内应力，最大限度地降低零件在其寿命后期发生变形或开裂的风险。
从粉末制造固体零件
卧式炉也是粉末冶金的核心，粉末冶金是一个通过金属粉末而非熔融金属制造零件的领域。
烧结
烧结是粉末冶金的核心工艺。将压实的金属粉末在炉中加热到略低于其熔点的温度。在这个温度下，单个粉末颗粒结合在一起，形成一个坚固致密的零件，而无需变成液体。
金属注射成型 (MIM)
金属注射成型 (MIM) 是一种先进的粉末冶金形式。将细金属粉末与粘合剂材料混合，注射成型为复杂的形状，然后放入炉中。炉循环首先烧掉粘合剂材料，然后将金属粉末烧结成最终的固体零件。
了解权衡和关键考虑因素
“卧式炉”这个简单的术语涵盖了范围广泛的设备。您可以运行的具体工艺完全取决于炉子的特点和限制。
气氛控制至关重要
许多金属在高温下会与氧气反应，形成不希望的氧化层（氧化皮）。在环境空气中运行的简单炉子仅限于此情况可接受的工艺。更高级的工艺需要精确的气氛控制：
- 惰性气氛：使用氮气或氩气等气体防止氧化。
- 反应性气氛：使用氢气、渗碳气体或渗氮气体等气体，有意改变零件的表面化学成分（例如，表面硬化）。
- 真空：将所有气体从腔室中抽出提供最纯净的环境，对于敏感的航空航天合金、钎焊和脱气至关重要。
炉子支持，但并非执行所有工艺
区分炉子的作用至关重要。例如，参考资料可能会提到锻造。卧式炉不执行锻造；压力机或锤子执行。炉子的作用是将金属工件加热到正确的温度，然后将其移至锻造设备。
批量处理与连续处理
卧式炉可以设计用于批量处理，一次处理一批，提供高度灵活性。它们也可以配置为连续炉（如带式或推杆炉），零件通过不同的温区稳定移动，从而在批量生产中实现非常高的吞吐量。
如何将其应用于您的项目
您的工艺选择完全取决于您对材料的最终目标。
- 如果您的主要关注点是提高现有钢件的强度和韧性：您将需要一系列淬火和回火热处理。
- 如果您的主要关注点是使金属零件更容易加工或成形：正确的工艺是退火以软化材料并提高其延展性。
- 如果您的主要关注点是从金属粉末制造实心、净形零件：您的工艺是烧结，可能是在粉末冶金或MIM工作流程中。
- 如果您的主要关注点是处理高反应性合金（如钛）或无需焊接即可连接零件：您将需要一个具有真空或高纯度惰性气氛能力的炉子，用于钎焊或固溶处理等工艺。
最终，了解这些冶金工艺使您能够选择所需的精确热循环，将简单的金属转化为高性能组件。
总结表：
| 工艺类型 | 关键工艺 | 主要优点 |
|---|---|---|
| 热处理 | 退火、淬火、回火、正火、去应力退火 | 提高强度、延展性、韧性，并减少内应力 |
| 粉末冶金 | 烧结、金属注射成型 (MIM) | 从金属粉末制造具有复杂形状的坚固致密零件 |
| 气氛控制 | 惰性、反应性、真空 | 防止氧化，改变表面化学成分，确保敏感合金的纯度 |
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