真空炉和盐浴炉热处理对比分析

总第239期2015年第11期河北冶全HEBEIMETALLURGYTORALNO2392015，NUMBERL1真空炉和盐浴炉热处理对比分析赵步青，胡会峰安徽嘉龙锋钢刀具有限公司，安徽马鞍山243131摘要真空炉在工模具钢热处理领域应用越来越广泛，大有替代盐浴热处理之势。介绍了盐浴热处理高速钢的优缺点及真空炉在热处理中的应用情况。从热处理成本角度对真空热处理和盐浴热处理进行了对比，总结了真空热处理的优点，并提出了真空热处理的发展方向。关键词真空炉；盐浴炉；热处理；对比；分析中图分类号TGI551文献标识码B文章编号10065008201511006303DOI1013630JCNKI131172201511L3CONTRASTANDANALYSISFORHEATTREATMENTW玎HVACI兀MFURNACEORSALTBATHFURNACEZHAOBUQING，HUHUIFENGANHUIJIMOUGHSSTOOLSCO，LTD，MAANSHAN，ANHUI，243131ABSTRACTVACUUMFURNACEHASGOTMOREANDMOREAPPLIEDINHEATTREATMENTOFTOOLANDDIESTEEL，ANDSEEMSTOHAVEATENDENCYTOREPLACETHESALTBATHFURNACEITISINTRODUCEDTHEMERITANDDEMERITOFSALTBATHFURNACEINHEATTREATMENTOFHSSANDTHEAPPLICATIONOFVACUUMFURNACEINHEATTREATMENTITISCOMPAREDTHEBOTHINCOST，CONCLUDEDTHESUPERIORITIESOFTHELATTER，PROPOSEDTHEDEVELOPMENTDIRECTIONFORTHELATTERKEYWORDSVACUUMFURNACE；SALTBATHFURNACE；HEATTREATMENT；CONTRAST；ANALYSIS0引言1980年以前，世界各国包括发达国家地区工模具的热处理，特别是高速钢刀具都是在盐浴中进行的，这种热处理在一定程度上取决于操作者的技能和责任心。当工具表面有脱碳时，其化学成分发生了变化，导致表面硬度降低，并伴有淬火开裂倾向，降低了工具的耐磨性及疲劳强度。另外，盐腐蚀有时会导致工具损伤和盲孔被盐堵塞。盐浴淬火必然会产生许多废渣、废液和废气，不利于环保，同时有害于操作者的身心健康。盐浴热处理缺点明显，优点也很多，例如资本投入低，工艺适用性广，可达到避免先共析碳化物在晶界上析出的淬火速率，可以进行局部淬火等。与其他一些工艺相比，盐浴热处理可获得优良的金相组织和硬度，至今盐浴热处理在工具行业仍广泛应用。收稿日期20150930作者简介赵步青1943一，男，高级工程师，主要从事工模具、高速钢刀具热处理技术工作，EMAILZSG4272163COM随着国家对环境治理一系列政策的出台，以及人们环保意识的增强，盐浴热处理被列为淘汰项目，真空炉被列为热处理首选设备。针对上述问题，笔者对两种热处理工艺进行了调查研究，并做出对比分析。1真空炉在热处理中的应用情况据统计，目前国内有各类真空热处理设备数干台，应用在淬火、回火、渗碳、渗氮等多种化学热处理，以及钎焊、固溶处理等热处理领域。其中高速钢刀具真空淬火，除工具厂及少数的热处理专业厂外，其他企业很少采用。这足以说明，目前高速钢淬火仍以盐浴为主，真空淬火并不普及，究其原因，笔者认为并不是成本差异，而是淬火件的质量差异。目前国内工模具淬火、回火外协加工价格，真空淬火比盐浴淬火价格稍高，视地区不同价格差很大。CRL2MOV钢制冷模、H13钢热模真空淬火价格分别为810元KG、812元KG；盐浴淬火分别为68元KG、8L0元KG。M2钢制麻花钻6MM真63总第239期空淬火价格为L216元KG，盐浴淬火价格为81O元KG。高速钢制412MM冲棒真空淬火价格为1213元KG，盐浴淬火价格为810元KG；也有按炉计算的30005000元炉。通常，客户只注重淬火价格，而忽略了刀具内在质量。从刀具质量方面看，仅注重硬度，不要求金相组织，等到刀具使用时出现了质量问题才想到检测金相组织。根据笔者2014年的测算，5MM高速钢麻花钻的热处理成本大约为48元KG，考虑职工工资及物价上涨等因素，现在盐浴淬火包括回火、校直、喷砂防腐等成本可能会超过6元KG。外协加工价至少在8元KG以上，但真空处理价格低于L2元KG是做不到的。经验表明，盐浴淬火高速钢刀具的硬度最高值、均匀值、红硬性比真空淬火略高一些。可是，国内有几家工具厂在小钻头、丝锥等不易变形的刀具做过对比试验，认为两者的处理价格相当，但从总体上看，盐浴淬火的成本低、质量好。分析认为，真空炉淬高速钢质量低的主要原因是操作不当造成的，比如拼炉加热，不同规格产品一起淬火质量肯定有差别；不同炉号产品同炉加热，因钢的成分有差异，碳饱和度不同，淬火质量肯定会不同。另外，还有工艺问题，管理问题。2真空淬火和盐浴淬火成本的比较真空和盐浴热处理究竟谁更经济，仅从投资角度考虑，前者是后者的25倍；但从具体的生产运作看，多数人认为真空炉成本更低。以下通过2个工具厂的实际数据，分析两种淬火工艺的成本优劣。1国内某工具厂表1为国内某工具厂热处理车间1个月盐浴淬火高速钢的数据。该车问职工总数18人，当月工作日25天，两班制，淬火回火高速钢刀具本单位121T，淬火外协刀具15T加工费18000元；职工工资、保健费、加班费共计42万元。按上述生产量，有人这样推算，购置2台装炉量500KG真空炉各工作20天，就能完成上述淬火量；但职工数仅需89人。由此可见，真空热处理成本比较低。表12010年9月份淬火物料消耗统计TAB1CONSUMPTIONOFMATERIALSINQUENCHINGINSEPOF2010序号物料名称实际消耗序号物料名称实际消耗1BAC122000KG11筑炉用耐火材料700KG2NACI600KG12磷酸50KG3KCI300KG13木炭3OKG4NANO3500KG14皂化油30KG5NANO2300KG15Q235电极260KG6片碱300KGL6夹具用Q235钢170KG7钛白粉300KGL7中温炉电偶2支8硅胶200KG18劳保用品200元9石英砂100KGL9办公用品60元10盐酸900KG20招待费300元2国内另一工具厂早在20世纪80年代初该厂就对高速钢刀具真空热处理做了很多试验，结果表明，M2钢刀具真空淬火温度比盐浴淬火低L0，加热系数按L530SRAM计算较为合适。刀具硬度可达6365HRC，双角铣刀的寿命提高1倍以上，热处理费用比盐浴炉节省30，耗电为盐浴炉的16。在批量生产情况下，该厂对齿轮刀具类产品真空淬火和盐浴淬火费用作了仔细比较，其结果见表2、表3。表2真空热处理费用明细表TAB2DETAILEDSTATEMENTOFCOSTINVACUUMFURNACEHEATTREATMENT河北冶金2015年第11期表3盐浴炉热处理费用明细表TAB3DETAILEDSTATEMENTOFCOSTINSALTBATHFUMACEHEATTREATMENT注盐浴炉脱氧每月用校正剂8OKG，价格为1O兀KG；还有淬火夹具、劳保用品、办公用品消耗未计人成本。3真空热处理的优点上述分析表明，真空热处理比传统的盐浴淬火有很多优点，首先是真空热处理有利于环保。通过仔细地装夹和过程控制，真空热处理变形小，无氧化、无脱碳，热处理件不需要打磨清理就可使用指量具、部分模具，这样消除了常见的工件早期失效磨削裂纹。同时，真空热处理不存在盐的腐蚀，也避免了盐堵盲孔的问题。真空热处理最突出的优点是生产过程的自动化消除了人为失误和误差，真空淬火工具的高质量具有重复性，从而保证了工具热处理质量的稳定性。最后，在操作者的安全方面，操作者在生产过程中不会被烧伤、溅爆，极大地提高了操作者的工作环境质量，有利于他们的身心健康。4真空热处理的发展方向1应大力开发高压气淬炉高速钢刀具真空油淬工艺，减小渗碳隐患，重点开发适应高速钢刀具真空炉淬火的整套解决方案。2低真空高压热处理是一种廉价的真空热处理技术，改变炉压可以迅速排除炉内氧、水蒸汽等有害气体，从而加速渗碳、渗氮过程。3真空炉也应该个性化，做到专炉专用，从而提高淬火质量。4采用计算机微电子网络技术，开发高压气淬真空炉智能控制系统的网络化、智能化，实现炉温、压力、真空度等工艺参数的精确控制，实现无人化操作，将真空技术向前推进一大步。5真空钎焊复合热处理是将真空