真空和鹽浴淬火費用明細對比，工模具行業(yè)應選何種熱處理方式
來源：成都新德南光機械設備有限公司 | 發(fā)布時間：2018-03-19 |
在1980年以前，世界各國包括很發(fā)達的歐美地區(qū)工模具的熱處理，特別是高速鋼刀具淬火都是在鹽浴中進行的。其結果在一定程度上取決于操作者的技能和責任心。當工具表面脫碳時，其化學成分發(fā)生了變化，導致表面硬度降低并伴有淬火開裂傾向，降低了工具的耐磨性及疲勞強度。鹽腐蝕有時會導致工具損傷和盲孔被鹽堵塞。
鹽浴淬火必然會產(chǎn)生許多廢渣、廢液和廢氣，不利于環(huán)保，同時有害于操作者身心健康。
鹽浴熱處理缺點凸顯，優(yōu)點也很鮮明，資本投入低，工藝適用性廣，以及可達到足以避免先共析碳化物在晶界上析出的淬火速率，可以局部淬火等，因而與其他一些工藝相比，可獲得優(yōu)良的金相組織和硬度，所以工具鹽浴淬火一直紅火連年，至今長盛不衰。
時代在發(fā)展，科技在進步，隨著國家對環(huán)境治理一系列政策的出臺，以及人們對環(huán)境優(yōu)美意識的加強，鹽浴淬火被列為淘汰項目，真空爐被列為熱處理首選。一個要被摒棄，一個要扶持上馬，現(xiàn)就此問題，作者進行了調查研究，談點不成熟的意見，可能有誤，僅供參考。
真空爐在熱處理中的應用情況
據(jù)有關方面統(tǒng)計，目前國內(nèi)有各類真空熱處理設備數(shù)千臺，應用在淬火、回火、滲碳、滲氮等多種化學熱處理以及釬焊、固溶處理等熱處理各個領域。其中高速鋼刀具真空淬火，除工具廠及少數(shù)的熱處理專業(yè)廠外，其他企業(yè)很少采用。足以說明，目前高速鋼淬火仍以鹽浴為主，真空淬火并不普及，究其原因，筆者認為并不是傳說中的價格門檻，而是淬火件的質量問題。
目前國內(nèi)工模具淬火、回火外協(xié)加工價格，真空淬火比鹽浴淬火稍貴，視地區(qū)不同價位差很大。Cr12MoV鋼制冷模、H13鋼熱模真空淬火分別為8~10元∕kg、8~12元∕kg；鹽浴淬火分別為6~8元∕kg、8~10元∕kg。
M2鋼制麻花鉆（￠6mm）真空淬火價格為12~16元∕kg，鹽浴淬火價格為8~10元∕kg。高速鋼制￠4mm~￠12mm沖棒兩種工藝淬火價分別為12~13元∕kg、8~10元∕kg，也有按3000~5000元/爐計算。
客戶往往只注重淬火價格，而忽略了內(nèi)在質量。論質量往往只注重硬度，不要求金相組織這個微觀世界，等到刀具使用出了質量問題才會重查金相組織。根據(jù)筆者2014年的測算，處理￠5mm的高速鋼麻花鉆，熱處理成本大約為4.8元/kg，考慮職工工資及物價上漲等因素，現(xiàn)在鹽浴淬火（包括回火、校直、噴砂防腐等）成本可能會超過6元/kg。外協(xié)加工價至少在8元/kg以上，但真空處理價沒有12元/kg是拿不下來的。
經(jīng)驗表明，鹽浴淬火的高速鋼刀具，硬度的最高值、硬度的均勻值、紅硬性肯定比真空淬火高一點點。可是，國內(nèi)有幾家工具廠在小鉆頭、絲錐等小型不易變形的刀具作對比試驗，認為兩者相當，也有的認為真空淬火的刀具比鹽浴淬火要高，但更多的人的結論是：鹽浴淬火的成本低、質量高。
經(jīng)分析筆者認為，真空爐淬高速鋼質量低的問題并不是真空爐本身之過，而是我們?nèi)藶樵斐傻?，比如拼爐加熱，不同規(guī)格產(chǎn)品一起淬火質量肯定有別；不同爐號產(chǎn)品同爐，因鋼的成分有異，碳飽和度不同，淬火質量肯定不會一樣，還有工藝問題、管理問題，最終給人的印象是：抱著金飯碗還得去討飯。
真空淬火和鹽浴淬火成本的比較
真空淬火和鹽浴淬火究竟誰便宜？光從投資的角度考慮，前者是后者的2~5倍，但具體生產(chǎn)運作，多數(shù)人認為真空爐更省錢，以下通過兩個工具廠的實際數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，同行們可分析得出結論。
（1）某工具廠一個月鹽浴淬火高速鋼的若干數(shù)據(jù)，見表1。
全車間職工總數(shù)18人，當月工作日25天，兩班制，淬火回火高速鋼刀具本單位12.1t，淬外協(xié)刀具1.5t（加工費18000元）。18人工資、保健費、加班費共付出4.2萬元。
表1 某工具廠熱處理車間一個月淬火物料消耗統(tǒng)計（2010年9月）
序號 | 物料名稱 | 實際消耗/kg | 序號 | 物料名稱 | 實際消耗/kg | |
1 | BaCl2 | 2000 | 11 | 筑爐用耐火材料 | 700 | |
2 | NaCl | 600 | 12 | 磷酸 | 50 | |
3 | KCl | 300 | 13 | 木炭 | 30 | |
4 | NaNO3 | 500 | 14 | 皂化油 | 30 | |
5 | NaNO2 | 300 | 15 | Q235電極 | 260 | |
6 | 片堿 | 300 | 16 | 夾具用Q235鋼 | 170 | |
7 | 鈦白粉 | 300 | 17 | 中溫爐電偶 | 2支 | |
8 | 硅膠 | 200 | 18 | 勞保用品 | 200元 | |
9 | 石英砂 | 100 | 19 | 辦公用品 | 60元 | |
10 | 鹽酸 | 900 | 20 | 招待客人 | 300元 |
有人這樣推算，購置兩臺裝爐量500Kg真空爐各工作20天，就能完成上述淬火量，但只需8~9人即可。真空熱處理成本比較低。
（2）國內(nèi)某較大規(guī)模的工具廠
早在20世紀80年初就對高速鋼刀具真空熱處理做了很多試驗，結果表明，M2鋼刀具真空淬火溫度比鹽浴淬火低10℃，加熱系數(shù)按15~30s/mm計較為合適。刀具硬度可達63~65HRC，雙角銑刀的壽命提高1倍以上，熱處理費用比鹽浴爐節(jié)省30%，耗電為鹽浴爐的1/6。
在批量生產(chǎn)情況下，該廠對齒輪刀具類產(chǎn)品進行真空淬火和鹽浴淬火費用作了仔細的比較，其結果見表2、表3。
表2 真空熱處理費用明細表
序號 | 工序 | 使用設備 | 功率/kW | 物料消耗 | ||
名稱 | kg/月 | |||||
1 | 淬火 | 真空爐 | 50 | 真空泵油 | 15 | |
2 | 回火 | 真空爐 | 50 | 擴散泵油 | 4 | |
3 | 防銹 | — | — | 變壓器油 | 8 | |
4 | 清洗 | — | — | 汽油 | 9 | |
5 | 生產(chǎn)人員（名） | 4 | ||||
6 | 日生產(chǎn)能力/kg | 140 | ||||
7 | 耗電量/kW·kg-1 | 3 | ||||
8 | 熱處理費用/元·kg-1 | 1.18 | ||||
表3 鹽浴爐熱處理費用明細表
序號 | 工 序 | 使用設備 | 功率/kW | 物料消耗 | |
名稱 | kg/月 | ||||
1 | 一次預熱 | 電阻爐 | 26 | — | — |
2 | 二次預熱 | 鹽浴爐 | 100 | NaCl | 212 |
3 | 三次預熱 | 鹽浴爐 | 100 | KCl | 58 |
4 | 淬火加熱 | 鹽浴爐 | 150 | BaCl2 | 893 |
5 | 分級冷卻 | 鹽浴爐 | 100 | NaNO2 | 74 |
6 | 等溫冷卻 | 鹽浴爐 | 27 | KNO3 | 60 |
7 | 清洗 | 蒸汽熱水槽 | — | HCl | 200 |
8 | 回火 | 鹽浴爐 | 100 | NaNO3 | 400 |
9 | 清洗 | 蒸汽熱水槽 | — | — | — |
10 | 酸洗 | — | — | HCl等 | — |
11 | 噴砂 | — | — | 石英砂 | — |
12 | 防銹 | NaNO2 | |||
13 | 生產(chǎn)人員（名） | 18 | |||
14 | 生產(chǎn)能力/kg | 600 | |||
15 | 耗電量/kW·kg-1 | 17 | |||
16 | 熱處理費用/元·kg-1 | 1.82 | |||
注：鹽浴爐脫氧每月用校正劑80kg，價格為10元/kg，還有淬火夾具、勞保用品、辦公用品消耗未計入成本。
真空熱處理的優(yōu)
