六方面解读日本纯水淬火技术

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1.盐浴热处理

　　A公司座落在日本宫城县仙台市内，离东京约300km。该公司主要生产各种各样的机械刀片，最长的有5m多。刀刃用材主要有高速钢、硬质合金、合金工具钢。热处理加热炉有盐浴炉、真空炉、箱式多用炉、大型保护气氛炉、大型气体渗碳炉等。

　　在现场正在生产的有两套盐浴炉：一套为Cr12MoV钢刀具淬火线，另一套为高速钢或基体钢淬火线。

　　（1）Cr12MoV钢刀具（大而薄的圆锯片等）生产线上有3台设备：①预热炉盐浴成分为BaC12+NaC1，指示温度为810℃。②加热炉为100%BaC12，加热温度为1020～1030℃。③冷却炉为KNO3+NaNO2，指示温度为220℃。

　　盐浴炉为半埋半插式，均为三相；热电偶直接插在炉子内测温，控温为数显记录仪。

　　Cr12MoV钢圆锯片经220℃等温淬火后立即压平，装夹具进筐回火，回火在硝盐中进行，回火温度180～200℃。

　　（2）高速钢及基体钢刀具盐浴生产线有6台设备：①烘干电阻炉，其烘干温度500～600℃，烘时为加热时两倍。②预热炉，盐浴成分为BaC12+NaC1，指示温度850℃；单炉双板预热，有吊机，但现场操作为手工。③加热炉，盐浴成分为100%BaC12，M2钢淬火加热温度为1215～1220℃，不看金相，车间内没有金相室，只有洛氏硬度计。④冷却炉，盐浴成分为BaC12、CaC12、SrC12，据说熔点为430℃，使用温度为480～550℃。分级时间同高温加热时间。⑤等温炉，为KNO3、NaNO2混合盐，等温温度240～280℃，等温时间0.5～2h。等温后立即去渣，洗净室温下校直。校直好的产品立即上夹具夹持回火。⑥回火炉为100%硝盐浴，回火温度550～580℃。因为机械刀片不要求太高的硬度，所以回火温度相对偏高。

　　盐浴电极亦为半埋半插式，电极只有一个面在盐浴中。变压器为干式盐炉变压器，风冷。盐浴温度测定不用辐射高温计，也不用辐射感温器，而是用热电偶直接测量，数显自动记录，到时报警。热电偶插在炉浴内直接测温准确度较高，产品热处理质量稳定性高。

　　据说，日本有些高速钢刀具回火配方有SrC12+K2CO3，另加KOH脱氧剂。

　　日本热处理炉前锉刀检查淬火硬度及脱碳方法借得借鉴。淬火首件用锉刀锉硬度可以判断淬火质量，若硬度太高，说明淬火温度低，反之温度高。锉得硬度适合（比如62～63HRC），则说明淬火正确。用三角锉刀锉淬火件表面，视锉的深浅，估算盐浴是否脱碳。上述必须有丰富临场经验的操作者完成，一般人难以实施。

　　2.大型可控气氛热处理炉

　　此炉为该公司自行设计的专用炉，主要用于钎焊的长刀片的：钎焊→加热→淬火的复合热处理，辊动传递全长18m，设备总功率460kW，最高加热温度1300℃，装炉量1.6t左右。在淬火温度下保温15～20min，属快速加热工艺。微机控温，自动打印。炉内充氮保护。淬火冷却亦充液氮，如系高速钢刀刃，冷至600℃出炉空冷。

　　回火炉也是自行设计的专用炉，回火温度根据刀刃材料和要求的硬度而定，一般在460～600℃之间波动。

　　3.箱式多用炉

　　参观时箱式多用炉正在工作，炉中产品为Cr12MoV钢圆锯片或切刀，尺寸约φ100～φ120mm，厚度3～5mm，加热温度为1020℃，淬火冷却介质为150℃左右的硝盐。

　　回火在硝盐槽中进行，从现场可以发现，日本工具行业，硝盐应用十分普遍。

　　4.大型井式渗碳炉

　　该公司有几台大型井式渗碳炉，深度6.5m，渗剂为甲醇+丙酮。此类炉主要用于机床导轨的渗碳。导轨截面尺寸60～80mm×80～100mm，导轨长度4～6m不等。渗碳厚度2mm左右。渗碳结束后降温淬火，低温回火，硬度要求56～62HRC。

　　该公司有很强的机床制造能力，大部分自制，根据刀片加工特点，专机精造，也许是他们百年长盛不衰，保持旺盛竞争力的因素之一吧。

　　5.高温压轧镶接淬火炉

　　部分旋切刀和刨切刀是用镶接法成形的。即把刃钢和Q235钢刀体加热至锻造温度，然后压轧至规定尺寸，空冷至室温，然后装箱退火。此类刃钢基本上是低、中合金钢，退火温度810～830℃，保温3h左右，炉冷至550℃出炉空冷。

　　淬火炉是不带保护气氛的，普通密封箱式炉加热保温后直接淬水，水温是严格控制的，水中有无添加剂不得而知。由于2011年“3·11”大地震及海啸给该公司造成致命的创伤，讲起来心痛，问及此事，日方不悦，笔者估计水中不会添加其他药剂，就是流动的大水槽，严格控制出水的温度是核心技术，节能环保，看你有没有胆量和技术。

　　6.刀片淬火技术

　　减少和避免热处理对环境污染的措施有预防和治理两部分，日本人做到了。Cr12MoV钢大刀片淬油现场是先起火，后冒烟，几秒后烟火全无，车间内也无油味；低、中合金钢刀片淬水（压轧刀片生产线）当然无污染；对于热处理车间产生的废水经治理达标排放，废气湿吸附处理，废渣集中送政府专门机构处理。搞好环境治理是人们的自觉行动。