成分對冷卻效果的影響
氯化物鹽類
氯化鈉(NaCl):當氯化鈉作為基鹽成分用于淬火介質(如氯化鈉水溶液)時,它會顯著改變冷卻速度。氯化鈉的存在會干擾水在工件表面形成蒸汽膜的過程。在淬火開始階段,工件表面溫度很高,水接觸工件表面會形成蒸汽膜,蒸汽膜會阻礙水與工件之間的熱交換。而氯化鈉能使蒸汽膜破裂時間提前,使得冷卻介質(水)能更快地接觸工件表面帶走熱量。對于碳鋼等材料的淬火,這種加速冷卻有助于形成馬氏體組織。馬氏體組織具有高硬度,因此氯化鈉的存在有利于提高工件的硬度。
氯化鋇(BaCl?):氯化鋇主要用于高溫鹽浴加熱,但在冷卻過程中也有一定作用。在一些分級淬火工藝中,氯化鋇基鹽浴可以提供相對緩慢的冷卻速度。分級淬火是將工件加熱到淬火溫度后,先放入一種能夠在稍高于 Ms 點(馬氏體轉變開始溫度)的溫度下保持一定時間的介質中冷卻,氯化鋇鹽浴在這個過程中可以防止工件因冷卻速度過快而產生過大的淬火應力和變形。因為在這個溫度區(qū)間,氯化鋇鹽浴的冷卻速度較為適中,能讓工件的奧氏體組織有一個較為緩和的轉變過程。
硝酸鹽鹽類
硝酸鈉(NaNO?)和亞硝酸鈉(NaNO?):硝酸鈉 - 亞硝酸鈉基鹽在等溫淬火過程中起著關鍵作用。在等溫淬火時,工件淬火后放入硝酸鈉 - 亞硝酸鈉基鹽浴中,在特定溫度下保溫一段時間,使奧氏體向貝氏體組織轉變。這是因為這種基鹽浴可以在設定的溫度范圍內提供穩(wěn)定的冷卻速度,確保奧氏體在合適的時間和溫度條件下轉變?yōu)橄仑愂象w。下貝氏體組織具有良好的硬度和韌性平衡,與馬氏體相比,下貝氏體的形成過程對冷卻速度的要求更為嚴格,硝酸鈉 - 亞硝酸鈉基鹽的成分特性正好滿足了這種要求。
其他鹽類成分
氯化鈣(CaCl?):在一些淬火鹽溶液中,氯化鈣可以與氯化鈉等配合使用。氯化鈣的加入可以進一步調節(jié)冷卻速度。與氯化鈉相比,氯化鈣在改變冷卻特性方面有其獨特之處。它可以在一定程度上拓寬冷卻速度的調節(jié)范圍,并且在某些溫度區(qū)間能夠提供更精細的冷卻速度控制。例如,在一些對冷卻速度要求較為特殊的合金鋼淬火過程中,氯化鈣與氯化鈉的混合基鹽可以通過調整比例來滿足合金元素對冷卻速度的特殊要求。
配比對冷卻效果的影響
改變冷卻速度曲線:在鹽浴淬火介質中,基鹽不同的配比會改變冷卻速度曲線的形狀。以氯化鈉 - 氯化鈣淬火鹽溶液為例,如果增加氯化鈉的比例,在高溫區(qū)(工件剛進入淬火介質時溫度較高)冷卻速度可能會加快,因為氯化鈉對蒸汽膜的破壞作用增強。相反,增加氯化鈣的比例,在中溫區(qū)可能會出現(xiàn)冷卻速度的變化,可能會使冷卻速度變得更加平緩或者在某個特定溫度區(qū)間出現(xiàn)冷卻速度的峰值變化。這種冷卻速度曲線的改變對于控制金屬組織轉變非常重要,因為不同的金屬材料在不同的溫度區(qū)間有不同的組織轉變特性。
控制組織轉變:通過調整基鹽的配比來控制冷卻速度,從而實現(xiàn)對金屬組織轉變的控制。例如,在等溫淬火中,對于硝酸鈉 - 亞硝酸鈉基鹽浴,改變兩者的配比可以調整鹽浴的工作溫度和在該溫度下的冷卻速度。如果需要獲得更多的下貝氏體組織,就需要精確調整基鹽配比,使鹽浴在合適的溫度下提供足夠的冷卻速度來保證奧氏體向貝氏體的充分轉變。同樣,在馬氏體淬火中,對于氯化物基鹽溶液,合適的配比可以使冷卻速度滿足馬氏體轉變的要求,避免因冷卻速度過慢導致珠光體等其他組織的形成,或者因冷卻速度過快而產生過大的淬火應力和變形。