低温化学热处理用盐(工作温度通常为 400~600℃)是金属表面改性的核心介质,其特点围绕 “低温适配性、功能针对性、工艺稳定性” 三大核心展开,具体可拆解为以下 6 个关键维度:
这是其与中高温热处理盐最核心的区别,需同时满足 “易熔化” 和 “低温下稳定工作”:
- 低熔点设计:通过多组分盐(如氯化物、碳酸盐、硝酸盐)复配,将盐浴熔点控制在 350~500℃ 以下,确保在 400℃(低温工艺起点)时能形成均匀熔盐,避免工件加热不均或盐浴凝固;例如 QPQ 盐中加入 Na₂CO₃/K₂CO₃,可将纯氰酸盐的高熔点(如 NaCNO 熔点 550℃)降至 400℃以下,适配低温氮化需求。
- 宽工作区间:单种盐体系可覆盖 100~200℃的温度范围,无需频繁更换盐料;如硝盐体系(KNO₃+NaNO₂)可在 150~550℃内调整,既能满足低碳钢的低温等温淬火,也能适配合金钢的低温时效。
低温下原子扩散速度慢,因此盐类需具备 “定向产生活性原子 + 可控渗速” 的特点:
- 定向供渗:核心成分直接决定渗层类型 —— 如 QPQ 盐中的 氰酸盐(NaCNO/KCNO) 会分解产生活性氮原子([N]),形成高硬度氮化物层;含钒盐中的钒化合物则释放 [V],与 [N]、[C] 结合形成超硬 Ti-C-N/V-C-N 复合层。
- 渗速可调:通过添加催渗剂(如 NaCl/KCl)或氧化剂(如 Na₂SO₄)控制活性原子浓度 —— 催渗剂可破坏工件表面氧化膜,加速原子渗透;氧化剂则能抑制活性原子过度生成,避免渗层过厚或脆化。
低温环境本身已大幅减少工件热变形,而盐类的特性进一步强化了这一优势:
- 低变形保障:400~600℃远低于钢的相变温度(如亚共析钢 Ac₁约 727℃),工件无奥氏体化 - 马氏体相变过程,仅发生表面原子扩散,变形量可控制在 0.01~0.05mm 内,适合齿轮、轴承、精密轴类等对尺寸精度要求高的零件。
- 材质适配广:不仅能处理中低碳钢、合金钢、铸铁,还可用于不锈钢(如低温渗氮避免 Cr 元素氧化,维持耐蚀性)、钛合金(低温柔性渗层防止基材脆化),解决了高温盐浴对特殊材质的 “兼容性难题”。
工业应用中需盐浴长期稳定工作,因此这类盐具备 “抗老化 + 易补加” 的特点:
- 化学稳定性强:核心成分(如氰酸盐、碳酸盐)在低温下分解速率慢,单次盐浴可连续使用 12~36 小时(视工艺而定);部分盐还添加稳定剂(如 Li₂CO₃),抑制盐浴中杂质(如 CN⁻、Fe³⁺)积累,延长使用寿命。
- 维护操作简便:无需复杂设备,仅需定期检测盐浴成分(如通过滴定法测氰酸盐浓度),并补加消耗的核心盐(如 QPQ 盐中补加 NaCNO)或再生盐(如去除 Fe 杂质的净化盐),维护成本仅为高温盐浴的 1/3~1/2。
区别于传统单一功能盐,低温化学热处理用盐常集成 “渗层形成 + 表面优化” 多重功能:
- QPQ 盐的 “氮化 + 氧化” 复合效果:盐浴先通过 [N] 形成耐磨氮化物层,后续又通过碳酸盐、硫酸钠生成致密氧化膜(Fe₃O₄),使工件同时具备 高耐磨性(硬度 50~65HRC) 和 优异耐蚀性(中性盐雾试验>1000 小时),无需额外增加氧化工序。
- 硝盐的 “冷却 + 化学改性” 双重作用:不仅作为等温淬火的冷却介质(冷却速度介于油冷与空冷之间,减少淬火应力),还能通过亚硝酸盐的弱氧化性,在工件表面形成薄氧化膜,提升后续涂装附着力。
早期含氰盐存在环保隐患,但当前主流产品已向 “低毒化” 升级,同时风险可控:
- 低毒配方优化:新型 QPQ 盐通过控制氰酸盐初始浓度(≤30%),并添加氧化剂将有害 CN⁻转化为无害 CO₃²⁻、N₂,使盐浴中游离 CN⁻含量≤0.4%,远低于国家排放标准(GB 21900-2008 要求≤0.5mg/L)。
- 风险可管控:虽仍含亚硝酸盐、低浓度氰化物,但通过 “密闭盐浴炉 + 尾气处理装置 + 废水中和系统”,可实现有害物零排放;操作时仅需佩戴耐温手套、护目镜,无需特殊防化装备,安全性高于高温熔融盐(避免高温喷溅烫伤)。
综上,低温化学热处理用盐的核心优势在于:以 “低温适配” 为基础,通过 “活性可控、低变形、易维护、多功能” 的特性,在保障精密件性能的同时,兼顾生产效率与环保要求,成为当前汽车、机械、航空航天领域表面改性的主流选择。