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盐浴金属热处理种类特点及技术发展动向 盐浴金属热处理种类特点及技术发展动向 PAGE 盐浴金属热处理种类特点及技术发展动向 盐浴金属热处理种类特点及技术发展动向 2013-08-30 09:46:00???? 　　盐浴热处理已有数十年的历史，其本身已不是新鲜事物。当今提倡高效率生产的环境下，容易实现自动化批量生产的真空热处理等增加，而在作业环境、废水处理、炉体寿命、生产效率、成本等方面存在难点的盐浴热处理正在逐渐减少。但是有些领域仍然要依赖于盐浴热处理。下面介绍盐浴热处理的特征及其最近的技术动向。? 　　广义的盐浴热处理中包含有渗碳氮化、软氮化、浸硫处理等表面处理，本文只对采用中性盐的盐浴热处理进行介绍。 　　1、盐浴炉及其种类 　　金属热处理用的盐浴一般分为高温用（约1000-1350℃）、中温用（约570-950℃）、低温用（约140-550℃）3种。整体可能使用的温度范围是140-1350℃。 　　高温用盐浴主要是高速工具钢、模具钢淬火加热用；中温用盐浴是低温合金工具钢、构造用钢、轴承钢、弹簧钢等淬火加热，高速工具钢预热、中间保持用以及各种高温回火、等温正火等用；低温用盐浴用于间歇淬火、等温淬火、淬火时冷却、低温回火等。使用盐的种类各不相同，高温用基本都用BaCl2，中温用BaCl2、NaCl、CaCl2等氯化物的混合液。与此相对，低温用NaNO3、KNO3、NaNO2等硝酸盐以及亚硝酸盐的混合液。 　　盐浴加热的方法有直热（电极）式与外热式。高温采用在盐浴中通上直流电加热的电极式。中温以及低温采用外热式。外热式是在钢制的罐中加入盐，之后加热罐体。温度控制稍有些难度，但优点在于除电之外，还可以用汽、油等，使用能源多样化。 　　2、盐浴炉热处理特点 　　盐浴热处理的优点是： 　　1）淬火加热时间短，结晶粒不会粗大化，韧性强，有利于应变。 　　2）炉温分布良好，应变变少。 　　3）高温区域冷却快、低温区域冷却比较缓慢，淬火容易，且应变减小。 　　4）能够对应大范围的热处理条件（间歇淬火、等温淬火、部分热处理、短时间加热、冷却、复杂的温度变化等）。 　　5）氧化脱碳少。 　　6）热处理温度、时间调整能够在短时间内完成，能够对应多品种、小批量。 　　7）设备费用比较便宜。 　　加热时间能够缩短的原因与盐浴热容量以及热传导度密切相关。图1示出?25mm高速工具钢淬火时的加热、冷却曲线。表面与中心部的温度差用预热（900℃）是3min，而用本加热（1180℃）只有2min，内外温度差消失。通常，用真空炉等加热要求约20-30min，其差明显增大。钢的结晶粒度大小依赖于相变点正上方的奥氏体结晶粒度的大小，所以为了得到细微的奥氏体结晶粒度，增加钢的加热速度与不使其上方升到淬火温度以上非常重要。而盐浴热处理，由于浴液温度的均匀性高，能够在短时间内均匀加热 　　图1：盐浴热处理中加热、冷却曲线参见原创。 　　真空炉等加热时，由于容易导致处理件产生不均匀加热，所以要增加时间，或者是提高淬火温度，这就会引起奥氏体结晶粒度的粗大化，导致韧性降低。 　　由真空炉以及盐浴炉的奥氏体化时间比较结果可知，在1000℃时真空炉的奥氏体化时间是盐浴炉的4-5倍，在1200℃时约为9倍。 　　另外，近来真空炉通过高压气体冷却的进步，有相当多的材料可以淬火。即使这样，气体冷却与油冷、盐浴冷相比热传导差，冷却不如盐浴。 　　盐浴突出的优势是在高温区域具有强大的冷却能力。 　　高速工具钢是热处理极其敏感的材料，其原因是碳化物析出的温度在1000-600℃。如果碳化物生成，材料的韧性降低，硬度也下降。因此，高速工具钢的热处理关键在于如何在这个温度范围急速冷却。采用盐浴冷却时，700℃以上的冷却速度大，因此可以避免碳化物的析出。另外，如果在马氏体生成的低温区域快速冷却，应变增大，所以也希望避免。与油淬火相比，盐浴在450℃以下的冷却能力降低，这也是希望的。从这些性质来看，盐浴热处理是最适合高速工具钢淬火的方法。 　　盐浴淬火时的冷却过程与油淬火的情况不同，没有蒸汽膜阶段和沸腾阶段，只有对流阶段。因此，就没有蒸汽膜阶段冷却的迟滞时间带和沸腾阶段的急剧冷却现象。作为提高冷却能力的方法，实施盐浴搅拌、添加水等，使其冷却能力上升，无论是淬火性差的钢种还是淬火性好的钢种，都能够确保大型部件的热处理硬度，所以材料的适用范围扩大。从以上优点来看，采用真空热处理的一部分材料将回归到盐浴热处理。 　　3、盐浴热处理新技术 　　通常切削工具的刀刃与刀柄部分硬度不同。有些部件要求具有3段以上的硬度。顶杆、錾子、轧辊等多要求这样的硬度分布。压铸件金属模，要求凸模圆角的里外硬度变化，采用只是单面浸滞盐浴的回火。这种操作无论什么部件都只能采用盐浴热处理。 　　为了满足客户的需求，开发了2段间歇