硝盐淬火－轴承热处理的革命

慕山慕水

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（45％）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年购买了北京建通盈动工业炉有限公司一条“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。所以天马集团又陆续订购了4条“保护气氛辊底炉盐浴淬火生产线”分别用在杭州、成都、北京的生产基地，产品覆盖“冶金轴承”、“风电轴承”、及普通轴承，这种盐浴淬火生产线在轴承行业有迅速普及的趋势。2008年5月，在轴承行业会议上，轴协副理事长何家群先生在讲话中7次推荐这种设备。

zzhongyuanme

本人对盐浴淬火了解不深，想请问各位专家：1、盐浴马氏体淬火后的工件，磨加工时较油淬火时要做哪些改变呢？2、如果产品采用同样的原料和磨加工工艺，仅盐浴淬火和油淬火对比，是那个寿命长呢？若盐淬火效果不明显是哪些环节有问题呢？请赐教！

慕山慕水

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、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。
2、硝盐熔液而在低温区等温时冷却速度近乎为零，所以淬火变形很小。
3、而且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。
4、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。
5、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。
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。

慕山慕水

三、        经济指标
1、        价格：硝酸钾目前市场价格约4500元/吨，亚硝酸钠市场价格约3500元/吨，价格在4000元/吨左右，并且一般化工市场都能买到。而淬火油价格现在一般在15000～20000元/吨，而且随着国际油价的不断上涨，淬火油价格肯定还要上升。
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。

慕山慕水

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。

wty728

谢谢慕山慕水的讲解，我刚好要了解轴承方面的知识，读君文章圣读十年书。

zgjinfeng

80斤KHO：20斤NaHO：6斤KNO3：6斤NaNO2 +10升水  实用温度 170  用于形状复杂或小型的T10 工件进行淬火
为什么碱液总是老化？到一定时间之后碱液很难全部融化，我们工作量不大 周期性作业，每天碱液融化一次 一般3个月左右 就要换一次碱液，请问慕版主和各位大虾有没有什么好的办法延长碱液使用时间。

慕山慕水

您提到的盐液老化其实不是老化，主要可能是没在保护气氛中加热工件表面有氧化皮，淬火时氧化皮掉入熔化的盐液中，并且盐槽是敞开式盐槽，有灰尘等杂物混入盐液，这种被氧化皮、杂物污染的盐液凝固后，再次熔化时就有许多块状混合物不能熔化。
如果使用保护气氛中加热加封闭式盐槽，洁净的盐溶液是不会老化的。
另外：采用盐浴淬火，最好连续生产，开开停停无论从成本看也是难以承受的。

stigershu

“2008年5月，在轴承行业会议上，轴协副理事长何家群先生在讲话中7次推荐这种设备。”没有接到邀请函，最终还是没有去成，呵呵，祝贺下哈。

李华清

说起硝盐淬火，有好也有坏；好的楼主已经说的很清楚了，我就不重复了；我主要说一下不好的一面，一是硝盐的浓度比较难控制，二是硝盐溶液易腐蚀设备。请问楼主有没有好的办法控制啊？

hy0808hy

有没有用硝盐做淬火剂的网带炉？如果有适合做中碳钢调质不？？

追求卓越

熔化的硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（45％）作为淬火介质？此处有误。请核实

慕山慕水

追求卓越 发表于 2011-7-18 08:29
熔化的硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（45％）作为淬火介质？此处有误。请核实

感谢指正，确属笔误，正确的是：
“熔化的硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）作为淬火介质”。

lmdrcl

我个人的看法和是和9楼的专家看法一样。用硝盐淬火这一工艺好的方面‘幕山慕水’ 版主已经说明的很详细了！在此我也就不举例说明了！
下面我也谈谈我在使用硝盐淬火熔化的硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）两年左右时间遇到的问题，看看‘幕山慕水’版主或群内精英是否有什么更好的建议或改进的方法？  
1、使用以后硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液浓度比怎么监控？
2、使用以后硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液内杂质怎么控制或清理？
3、使用以后硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液内漂浮物怎么控制或清理？
4、使用时硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液内水分怎么监控或制动监控？
5、使用时硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的蒸汽怎么管理？蒸汽流入炉内对产品的质量有影响吗？特别是对脱贫碳是否有影响？
6、怎么样才可以使产品出来外观倒角颜色一致，像进口skf产品倒角那样均匀一致的颜色？
7、清洗后残盐怎么回收？贵司研发的清洗水蒸发器好使用吗？

现在好多企业都是用‘幕山慕水’版主的设备，‘幕山慕水’版主是否拍一些好的产品外观照片给我们学习一下？

望慕版主有时间给我简单回复一下，我也好好学习一下。谢谢！

qixguo74

说的很清楚,大的轴承厂用什么设备全说清楚了.

zfqu

硝酸盐配比应是：55%KNO3+45%NaNO2，而不是55%NaNO2+45%KNO3。敬请核实！据我掌握的SKf大连公司贝氏体等温淬火所用硝酸盐配比一种是：50%KNO3+50%NaNO2；另一种是55%KNO3+45%NaNO2。因为该盐现由我公司提供。

zfqu

经试验与测试，三种配比硝酸盐：45%KNO3+55%NaNO2与55%KNO3+45%NaNO2和50%KNO3+50%NaNO2，其熔点仅相差在10度以内，使用温度范围也变化不大。三者均可作为贝氏体等温淬火硝酸盐,只是选用后面两者配比的多些。专此更正并予说明！

慕山慕水

zfqu 发表于 2011-8-11 14:29
经试验与测试，三种配比硝酸盐：45%KNO3+55%NaNO2与55%KNO3+45%NaNO2和50%KNO3+50%NaNO2，其熔点仅相差在10 ...

正解！三种配比都能使用。
50%KNO3+50%NaNO2最好控制，所以实际使用的厂家更多一些。
55%KNO3+45%NaNO2，熔点更低一些，所以马氏体淬火厂家可以选择，KNO3价格更贵一些，贝氏体使用没有多大必要。
45%KNO3+55%NaNO2，熔点高一些，NaNO2价格便宜一些，使用更经济一些。

慕山慕水

lmdrcl 发表于 2011-8-2 17:05
我个人的看法和是和9楼的专家看法一样。用硝盐淬火这一工艺好的方面‘幕山慕水’ 版主已经说明的很详细了！ ...

1、使用以后硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液浓度比怎么监控？
   添加时就按照比例添加，即使比例差一点，对于冷却性能并没有太大影响，影响冷却性能的主要是含水量。

2、使用以后硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液内杂质怎么控制或清理？
   如果是封闭盐槽，不会有太多杂质，如果是硝盐纯度不好造成的杂质，可以在使用前遭渣清渣，详见《热处理手册》。

3、使用以后硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液内漂浮物怎么控制或清理？
   漂浮物和无法清除杂质，可以做一套过滤渣装置，一台小的盐泵加一个过滤网（多层滤网）即可。

4、使用时硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的溶液内水分怎么监控或制动监控？
   目前，最实用的方式是：蒸发称重法，虽然我正在研究其他更加先进的方式。含水量的测量及各种规格产品最合理的含水量是这种设备能否发挥优势的关键，也是现场工程师研究的重点。

5、使用时硝酸钾（45％）＋亚硝酸钠（55％）的蒸汽怎么管理？蒸汽流入炉内对产品的质量有影响吗？特别是对脱贫碳是否有影响？
   这是个难解决的问题，处理不好对脱贫碳肯定有影响。但解决脱贫碳绝不是单单靠增大富化气的量就能解决的。请处理好炉内气氛的流动方向，排气阀的打开时机，或许更有帮助。
   SKF使用的密封盐槽，即盐槽与主炉连为一体；舍弗勒使用开放盐槽，即盐槽与主炉分离。彻底解决脱贫碳问题，我更倾向于开放盐槽，但颜色可能没有密封盐槽好。

zfqu

多谢1楼楼主！
但作为硝酸盐使用过程中熔盐杂质(含人为带入及硝酸盐本身分解产物)的去除，的确是硝酸盐浴长期使用有待解决的问题！像您说的，使用单位自制熔盐过滤泵过滤是个办法，但设备厂从设备生产时考虑更佳！贵公司生产的保护气氛辊底炉硝盐贝氏体等温淬火生产线，从贵公司产品介绍了解，有熔盐槽和淬火槽，两者之间可否配一过滤泵，使淬火槽中硝盐定期过滤？

慕山慕水

zfqu 发表于 2011-8-12 14:26
多谢1楼楼主！
但作为硝酸盐使用过程中熔盐杂质(含人为带入及硝酸盐本身分解产物)的去除，的确是硝酸盐浴长 ...

现在出的设备，过滤装置已是标配。