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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冷却效果的?

时间:2024-12-19 11:17:30 点击次数:

成分对冷却效果的影响

氯化物盐类

氯化钠(NaCl):当氯化钠作为基盐成分用于淬火介质(如氯化钠水溶液)时,它会显著改变冷却速度。氯化钠的存在会干扰水在工件表面形成蒸汽膜的过程。在淬火开始阶段,工件表面温度很高,水接触工件表面会形成蒸汽膜,蒸汽膜会阻碍水与工件之间的热交换。而氯化钠能使蒸汽膜破裂时间提前,使得冷却介质(水)能更快地接触工件表面带走热量。对于碳钢等材料的淬火,这种加速冷却有助于形成马氏体组织。马氏体组织具有高硬度,因此氯化钠的存在有利于提高工件的硬度。

氯化钡(BaCl₂):氯化钡主要用于高温盐浴加热,但在冷却过程中也有一定作用。在一些分级淬火工艺中,氯化钡基盐浴可以提供相对缓慢的冷却速度。分级淬火是将工件加热到淬火温度后,先放入一种能够在稍高于 Ms 点(马氏体转变开始温度)的温度下保持一定时间的介质中冷却,氯化钡盐浴在这个过程中可以防止工件因冷却速度过快而产生过大的淬火应力和变形。因为在这个温度区间,氯化钡盐浴的冷却速度较为适中,能让工件的奥氏体组织有一个较为缓和的转变过程。

硝酸盐盐类

硝酸钠(NaNO₃)和亚硝酸钠(NaNO₂):硝酸钠 - 亚硝酸钠基盐在等温淬火过程中起着关键作用。在等温淬火时,工件淬火后放入硝酸钠 - 亚硝酸钠基盐浴中,在特定温度下保温一段时间,使奥氏体向贝氏体组织转变。这是因为这种基盐浴可以在设定的温度范围内提供稳定的冷却速度,确保奥氏体在合适的时间和温度条件下转变为下贝氏体。下贝氏体组织具有良好的硬度和韧性平衡,与马氏体相比,下贝氏体的形成过程对冷却速度的要求更为严格,硝酸钠 - 亚硝酸钠基盐的成分特性正好满足了这种要求。

其他盐类成分

氯化钙(CaCl₂):在一些淬火盐溶液中,氯化钙可以与氯化钠等配合使用。氯化钙的加入可以进一步调节冷却速度。与氯化钠相比,氯化钙在改变冷却特性方面有其独特之处。它可以在一定程度上拓宽冷却速度的调节范围,并且在某些温度区间能够提供更精细的冷却速度控制。例如,在一些对冷却速度要求较为特殊的合金钢淬火过程中,氯化钙与氯化钠的混合基盐可以通过调整比例来满足合金元素对冷却速度的特殊要求。

配比对冷却效果的影响

改变冷却速度曲线:在盐浴淬火介质中,基盐不同的配比会改变冷却速度曲线的形状。以氯化钠 - 氯化钙淬火盐溶液为例,如果增加氯化钠的比例,在高温区(工件刚进入淬火介质时温度较高)冷却速度可能会加快,因为氯化钠对蒸汽膜的破坏作用增强。相反,增加氯化钙的比例,在中温区可能会出现冷却速度的变化,可能会使冷却速度变得更加平缓或者在某个特定温度区间出现冷却速度的峰值变化。这种冷却速度曲线的改变对于控制金属组织转变非常重要,因为不同的金属材料在不同的温度区间有不同的组织转变特性。

控制组织转变:通过调整基盐的配比来控制冷却速度,从而实现对金属组织转变的控制。例如,在等温淬火中,对于硝酸钠 - 亚硝酸钠基盐浴,改变两者的配比可以调整盐浴的工作温度和在该温度下的冷却速度。如果需要获得更多的下贝氏体组织,就需要精确调整基盐配比,使盐浴在合适的温度下提供足够的冷却速度来保证奥氏体向贝氏体的充分转变。同样,在马氏体淬火中,对于氯化物基盐溶液,合适的配比可以使冷却速度满足马氏体转变的要求,避免因冷却速度过慢导致珠光体等其他组织的形成,或者因冷却速度过快而产生过大的淬火应力和变形。


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