鹽浴熱處理已有數(shù)十年的歷史，其本身已不是新鮮事物。當(dāng)今提倡高效率生產(chǎn)的環(huán)境下，容易實(shí)現(xiàn)自動化批量生產(chǎn)的真空熱處理等增加，而在作業(yè)環(huán)境、廢水處理、爐體壽命、生產(chǎn)效率、成本等方面存在難點(diǎn)的鹽浴熱處理正在逐漸減少。但是有些領(lǐng)域仍然要依賴于鹽浴熱處理。下面介紹鹽浴熱處理的特征及其最近的技術(shù)動向。
廣義的鹽浴熱處理中包含有滲碳氮化、軟氮化、浸硫處理等表面處理，本文只對采用中性鹽的鹽浴熱處理進(jìn)行介紹。
1、鹽浴爐及其種類
金屬熱處理用的鹽浴一般分為高溫用（約1000-1350℃）、中溫用（約570-950℃）、低溫用（約140-550℃）3種。整體可能使用的溫度范圍是140-1350℃。
高溫用鹽浴主要是高速工具鋼、模具鋼淬火加熱用；中溫用鹽浴是低溫合金工具鋼、構(gòu)造用鋼、軸承鋼、彈簧鋼等淬火加熱，高速工具鋼預(yù)熱、中間保持用以及各種高溫回火、等溫正火等用；低溫用鹽浴用于間歇淬火、等溫淬火、淬火時(shí)冷卻、低溫回火等。使用鹽的種類各不相同，高溫用基本都用BaCl2，中溫用BaCl2、NaCl、CaCl2等氯化物的混合液。與此相對，低溫用NaNO3、KNO3、NaNO2等硝酸鹽以及亞硝酸鹽的混合液。
鹽浴加熱的方法有直熱（電極）式與外熱式。高溫采用在鹽浴中通上直流電加熱的電極式。中溫以及低溫采用外熱式。外熱式是在鋼制的罐中加入鹽，之后加熱罐體。溫度控制稍有些難度，但優(yōu)點(diǎn)在于除電之外，還可以用汽、油等，使用能源多樣化。
2、鹽浴爐熱處理特點(diǎn)
鹽浴熱處理的優(yōu)點(diǎn)是：
1）淬火加熱時(shí)間短，結(jié)晶粒不會粗大化，韌性強(qiáng)，有利于應(yīng)變。
2）爐溫分布良好，應(yīng)變變少。
3）高溫區(qū)域冷卻快、低溫區(qū)域冷卻比較緩慢，淬火容易，且應(yīng)變減小。
4）能夠?qū)?yīng)大范圍的熱處理?xiàng)l件（間歇淬火、等溫淬火、部分熱處理、短時(shí)間加熱、冷卻、復(fù)雜的溫度變化等）。
5）氧化脫碳少。
6）熱處理溫度、時(shí)間調(diào)整能夠在短時(shí)間內(nèi)完成，能夠?qū)?yīng)多品種、小批量。
7）設(shè)備費(fèi)用比較便宜。
加熱時(shí)間能夠縮短的原因與鹽浴熱容量以及熱傳導(dǎo)度密切相關(guān)。圖1示出?25mm高速工具鋼淬火時(shí)的加熱、冷卻曲線。表面與中心部的溫度差用預(yù)熱（900℃）是3min，而用本加熱（1180℃）只有2min，內(nèi)外溫度差消失。通常，用真空爐等加熱要求約20-30min，其差明顯增大。鋼的結(jié)晶粒度大小依賴于相變點(diǎn)正上方的奧氏體結(jié)晶粒度的大小，所以為了得到細(xì)微的奧氏體結(jié)晶粒度，增加鋼的加熱速度與不使其上方升到淬火溫度以上非常重要。而鹽浴熱處理，由于浴液溫度的均勻性高，能夠在短時(shí)間內(nèi)均勻加熱
圖1：鹽浴熱處理中加熱、冷卻曲線參見原創(chuàng)。
真空爐等加熱時(shí)，由于容易導(dǎo)致處理件產(chǎn)生不均勻加熱，所以要增加時(shí)間，或者是提高淬火溫度，這就會引起奧氏體結(jié)晶粒度的粗大化，導(dǎo)致韌性降低。
由真空爐以及鹽浴爐的奧氏體化時(shí)間比較結(jié)果可知，在1000℃時(shí)真空爐的奧氏體化時(shí)間是鹽浴爐的4-5倍，在1200℃時(shí)約為9倍。
另外，近來真空爐通過高壓氣體冷卻的進(jìn)步，有相當(dāng)多的材料可以淬火。即使這樣，氣體冷卻與油冷、鹽浴冷相比熱傳導(dǎo)差，冷卻不如鹽浴。
鹽浴突出的優(yōu)勢是在高溫區(qū)域具有強(qiáng)大的冷卻能力。
高速工具鋼是熱處理極其敏感的材料，其原因是碳化物析出的溫度在1000-600℃。如果碳化物生成，材料的韌性降低，硬度也下降。因此，高速工具鋼的熱處理關(guān)鍵在于如何在這個(gè)溫度范圍急速冷卻。采用鹽浴冷卻時(shí)，700℃以上的冷卻速度大，因此可以避免碳化物的析出。另外，如果在馬氏體生成的低溫區(qū)域快速冷卻，應(yīng)變增大，所以也希望避免。與油淬火相比，鹽浴在450℃以下的冷卻能力降低，這也是希望的。從這些性質(zhì)來看，鹽浴熱處理是最適合高速工具鋼淬火的方法。
鹽浴淬火時(shí)的冷卻過程與油淬火的情況不同，沒有蒸汽膜階段和沸騰階段，只有對流階段。因此，就沒有蒸汽膜階段冷卻的遲滯時(shí)間帶和沸騰階段的急劇冷卻現(xiàn)象。作為提高冷卻能力的方法，實(shí)施鹽浴攪拌、添加水等，使其冷卻能力上升，無論是淬火性差的鋼種還是淬火性好的鋼種，都能夠確保大型部件的熱處理硬度，所以材料的適用范圍擴(kuò)大。從以上優(yōu)點(diǎn)來看，采用真空熱處理的一部分材料將回歸到鹽浴熱處理。
3、鹽浴熱處理新技術(shù)
通常切削工具的刀刃與刀柄部分硬度不同。有些部件要求具有3段以上的硬度。頂桿、鏨子、軋輥等多要求這樣的硬度分布。壓鑄件金屬模，要求凸模圓角的里外硬度變化，采用只是單面浸滯鹽浴的回火。這種操作無論什么部件都只能采用鹽浴熱處理。
為了滿足客戶的需求，開發(fā)了2段間歇淬火處理、2段等溫淬火等新的熱處理方法。在此介紹一例改善等溫淬火的實(shí)例。眾所周知，等溫淬火是為了使奧氏體化的鋼達(dá)不到TTT曲線的頂端而進(jìn)行冷卻，即不使其發(fā)生珠光體相變，而使其發(fā)生貝氏體相變。如果厚度增加，內(nèi)部冷卻延遲，就不能防止珠光體相變，所以一般只能適用于細(xì)的物品、薄的物品。作為擴(kuò)大這種實(shí)用尺寸的技術(shù)采用2段等溫淬火處理。此試驗(yàn)如圖2所示。通過試驗(yàn)可知，400℃等溫淬火時(shí)，通過之前200℃時(shí)30s的浸滯，?50mm的中心部達(dá)到400℃的時(shí)間約12s。
圖2：通過2段等溫淬火處理產(chǎn)品中心部的溫度變化情況參見原創(chuàng)。
近來，除硬度、應(yīng)變之外，對殘留奧氏體的調(diào)整等高新技術(shù)的要求也增多。為此，以低溫鹽浴槽以及測定器械等為中心的設(shè)備增強(qiáng)，實(shí)施精密試驗(yàn)。通過增加設(shè)備與精密試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有可能把握淬火的加熱時(shí)間，實(shí)施復(fù)雜的高精度熱處理技術(shù)。其結(jié)果是采用不同的應(yīng)對對策，得到理想的硬度分布。
4、結(jié)束語
現(xiàn)在，鹽浴熱處理不僅是產(chǎn)品在增加，而且研究開發(fā)性用途也在增加。期待著工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼、高張力鋼的新鋼種開發(fā)及熱處理?xiàng)l件的改善。近來航空材料的熱處理受到新的矚目，對熱處理的期待增加。這樣的鹽浴熱處理雖然很早就有，但也可以說是新的熱處理技術(shù)。當(dāng)然，為了與之對應(yīng)，只是強(qiáng)化設(shè)備、儀表、技術(shù)、管理等還不夠。鹽浴熱處理中，鹽浴管理、程序安排、預(yù)熱、淬火、回火后續(xù)工序等，哪一個(gè)都對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，對現(xiàn)場技術(shù)人員的技能依賴很大。為此，技術(shù)傳承極其重要，因此要考慮今后的人才培育。
