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盐浴热处理时,基盐的成分和配比是如何影响金属加热和冷却效果的?

时间:2024-12-19 11:16:44 点击次数:

对金属加热效果的影响

成分方面

氯化物基盐

以氯化钡(BaCl₂)为例,它是一种高熔点的盐(熔点约 963℃)。氯化钡基盐在高温下化学稳定性较好,能承受较高的温度。在盐浴炉中,使用氯化钡基盐可以为金属提供稳定的高温加热环境。对于需要在较高温度下进行淬火的金属材料,如高速钢,氯化钡基盐能够确保材料均匀受热。因为在高温下,它可以保持液态并将热量有效地传导给金属工件,使工件内部的组织充分均匀化。

氯化钠(NaCl) - 氯化钾(KCl)混合基盐也是常见的成分。氯化钠熔点为 801℃,氯化钾熔点为 770℃。这种混合基盐的热稳定性良好,成本相对较低。它们可以根据不同的配比调整盐浴的熔点和工作温度范围。在对中碳钢等材料进行正火或淬火加热时,这种混合基盐浴能够提供合适的温度环境,使金属材料的晶粒得到细化或组织得到均匀化。

硝酸盐基盐

硝酸钠(NaNO₃) - 亚硝酸钠(NaNO₂)基盐主要用于低温盐浴热处理。硝酸钠熔点为 308℃,亚硝酸钠熔点为 271℃。这种基盐在较低温度下就能形成液态盐浴,适用于一些对温度要求不高的热处理工艺,如低温回火或等温淬火的加热过程。它可以为金属提供温和的加热环境,避免因温度过高导致金属组织转变失控。

配比方面

对于氯化钡 - 氯化钠 - 氯化钾等多元基盐体系,改变它们之间的配比可以调节盐浴的熔点。例如,增加氯化钡的比例会提高盐浴的熔点和工作温度上限,适合用于更高温度要求的热处理。而适当增加氯化钠和氯化钾的比例,可以降低盐浴的熔点,使其适用于一些中温热处理。同时,不同的配比也会影响盐浴的流动性。良好的流动性有助于热量在盐浴中的传递,使金属工件受热更加均匀。例如,在一个配比合理的盐浴中,基盐能够紧密地包裹金属工件,热量可以快速从盐浴传递到工件的各个角落,从而提高加热效果。

对金属冷却效果的影响

成分方面

氯化物基盐作为淬火介质成分

氯化钠基盐制成的水溶液是一种常见的淬火介质。当氯化钠溶解在水中时,会改变水的物理性质。氯化钠水溶液的冷却速度比纯水快,这是因为盐的存在降低了水的蒸汽膜阶段的持续时间,使热交换更加迅速。在碳钢淬火过程中,这种快速冷却效果有利于形成马氏体组织,从而提高工件的硬度。

氯化钡虽然在盐浴加热中应用较多,但在一些特殊的冷却工艺中,它与其他成分配合也能起到一定作用。例如,在分级淬火中,含有氯化钡的盐浴可以在一定温度范围内提供相对缓慢的冷却速度,有助于减少淬火应力和变形。

硝酸盐基盐用于等温淬火

硝酸钠 - 亚硝酸钠基盐主要用于等温淬火的冷却过程。在等温淬火时,工件淬火后不是直接冷却到室温,而是在一定温度的盐浴(如硝酸钠 - 亚硝酸钠基盐浴)中保温一段时间,使奥氏体转变为下贝氏体组织。这种基盐浴可以在特定的温度下提供稳定的冷却速度,保证奥氏体在合适的时间和温度条件下转变为下贝氏体,下贝氏体组织具有较高的硬度和韧性,能使工件获得良好的综合力学性能。

配比方面

在淬火盐溶液中,基盐的配比会显著影响冷却速度。以氯化钠 - 氯化钙(CaCl₂)水溶液为例,当改变氯化钠和氯化钙的比例时,冷却速度会发生变化。增加氯化钠的比例可能会使冷却速度在一定程度上加快,而增加氯化钙的比例可能会使冷却速度在某些温度区间出现不同的变化趋势。这种通过调整配比来控制冷却速度的方法,可以根据不同金属材料的淬透性和对组织性能的要求,选择合适的冷却速度,以获得理想的金属组织,如马氏体、贝氏体等。


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