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硝盐盐浴淬火是轴承热处理发展的一个方向

发布时间:2017-10-13 浏览次数:687

  在轴承热处理中使用硝盐作为淬火介质与淬火油相比具有诸多优势,现从发展趋势、产品质量、经济指标、环保说明等方面总结如下:
  一、背景介绍
  熔化的硝酸钾(45%)+亚硝酸钠(55%)作为淬火介质的其实国内早在二三十年前就广泛应用于轴承热处理行业,只是以前多用于贝氏体等温淬火及轧机轴承等厚壁轴承的热处理。因为过去采用硝盐淬火的设备大都是用普通箱式炉加热、人工操作放入硝盐槽中,未能实现自动化生产,故普及率不高。
  1998年前后,铁路客车提速,要求铁路客车轴承使用贝氏体轴承,所以瓦房店轴承厂、哈尔滨轴承厂、南京浦镇机车厂分别向爱协林购买了“铁路客车轴承贝氏体淬火生产线”,形式为转底炉加热+硝盐贝氏体等温。因为这种炉型适合于单品种大批量生产,所以也未在轴承行业能大范围普及。
  但同时代,瑞典SKF、德国FAG从奥地利爱协林引进了多条“保护气氛辊底炉盐浴淬火生产线”,到目前他们基本上80%以上产品采用硝盐作为淬火介质。2007年SKF在大连的生产基地购买了一条价值2200万人民币的硝盐淬火设备,2008年,舍弗勒(FAG)在银川的生产基地也购买了一条同样的设备。
  北京天马轴承有限公司(原北京人民轴承厂)于2006年一条“保护气氛辊底炉盐浴淬火生产线”,并于2007年5月投产,可以生产贝氏体轴承也可以生产马氏体轴承,现运行良好。2009年洛轴LYC热处理技术改造,上了6条硝盐淬火线。2009年人本集团上了2条硝盐淬火线。现在已经是遍地开花了,很多民营企业都上了此类设备,越来越普及。
  二、产品质量
  硝盐作为淬火介质与淬火油相比具有诸多优势,仅从硝盐马氏体淬火与普通油淬火相比:
  1.淬火油作为淬火介质有着一定的局限性,由于冷却性能的局限,壁厚较大的零件出现表面软点、心部硬度偏低、淬硬层较浅等问题;对于薄壁零件又存在变形大影响后序加工等。
  2.硝盐熔液淬火过程中没有蒸汽膜阶段,高温区冷却速度很快,所以对于厚壁工件可以获得优良的淬火组织,对于GCr15钢有效壁厚可以达到35mm,金相组织合格。
  3.硝盐熔液在低温区等温时冷却速度近乎为零,所以淬火变形很小。
  4.硝盐的冷却速度可以通过调节含水量进行调节(介于热油冷速和4倍油速之间),十分简单方便。
  5.工件表面呈压应力状态,减小工件开裂的趋势,并能提高轴承的寿命。
  6.淬火后工件颜色为均匀一致的有金属光泽的淡蓝色(也就是进口SKF轴承倒角处的颜色),清洗后工件不用窜光喷丸,并且防腐性能好。
  7.对硝盐淬火后的零件性能与油基淬火后的零件性能进行试验对比分析。结果表明:与油基淬火相比,硝盐熔液化学性质稳定,淬火冷却能力强,畸变小;淬后零件的硬度梯度平缓,淬透层深,钢球压碎载荷较快速淬火油淬火的普遍提高30%左右。
  正是这种近乎理想冷却介质的特性,使硝盐淬火成为SKF、FAG等世界知名轴承品牌提高热处理水平的重要手段之一。
  三、经济指标
  1.价格:硝酸钾和亚硝酸钠采购容易,市场分布广泛。而淬火油需要专业的生产企业勾兑,猫腻很多,价格不菲。性价比、可靠性更能体现价值。
  2.稳定性:淬火油的老化问题现在很普遍,也很让人头痛,相反作为一种简单的离子结晶体结构的硝盐熔液,比淬火油化学结构稳定,永远不会变质,可终生使用。
  3.带出量:淬火油在生产过程中会不断带到清洗机中,带到清洗机中淬火油无法回收利用。而硝盐经盐水分离后可以放回淬火槽重新利用。所以采用硝盐淬火比使用淬火油就有更好的经济性。
  四、环保说明
  1.气体排放方面,首先低温硝盐没有盐蒸汽的挥发和排放,气体排放物与一般保护气氛辊底式炉或网带炉完全相同,空气排放符合环保要求。
  2.硝盐槽的加水系统中,所加水从清洗机初洗槽引入,按程序控制加水时加入的是清洗机中含盐浓度高的水,降低了清洗机清洗水中盐的浓度。并且,清洗机配有盐浓度自动自动监测装置和盐水自动分离装置,盐浓度超过设定上限时盐水自动分离装置自动开启,分离后的盐可以回收并放入硝盐淬火槽重新利用,所以没有含盐废液排放,符合环保要求。
  五、注意问题
  搅拌、除渣、添加水分是硝盐等温冷却的三要素,其中的除渣自动化还有待进一步开发。
  含水量的自动控制技术也是一个有待开发的课题。
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