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2022-21铸造基础知识:火焰淬火基础知识
时间 : 2022-01-22 16:03 浏览量 : 61

火焰淬火的基本概念

    火焰表面淬火是利用可燃气体与氧气混合后燃烧形成的火焰所产生的高温将钢铁工件表面加热至淬火温度以上,然后急速冷却的工艺过程。使铸件表面获得很高的铸件硬度(一般在HRC50以上)和铸件耐磨性,提高工件的机械性能,延长使用寿命。

    火焰淬火的优缺点

    ①与中频、高频感应淬火装置相比,火焰淬火设备简单,投资费用低,维修简便,易于推广。

    ②能够在工件所需要的表面获得一定高硬度的硬化层,而保持心部原来的强度和韧性。

    ③淬火后工件变形小,表面清洁,无氧化脱碳现象。

    ④对于中小零件可以实现整体淬火,而对于大型工件可以实现局部淬火。

    ⑤表面淬火时,由于心部处于冷态,对表面有一种自冷效应,容易使表面达到所需的硬度,特别对于中、高合金钢利用较缓慢的冷却介质也能淬硬而不容易淬裂。如空冷钢CH-1等材质。

    ⑥火焰淬火装置可以做成移动式,对于超大型零件的表面淬火非常适宜。

    ⑦可用结构钢火焰淬火部分代替渗碳淬火工艺。

    其缺点:

    火焰温度不易控制,受人为操作因素影响大;

    劳动条件较恶劣,噪音污染、粉尘污染严重。

    氧-乙炔火焰的构造

    氧乙炔火焰的燃烧是由可燃物-乙炔和助燃物-氧气,通过喷枪的混合点火后燃烧而形成的。氧乙炔火焰的外形和构造及火焰温度的分布是根据氧气-乙炔体积的混合比值而决定的,根据混合比值的大小可以得到三种不同的火焰:

    ①中性焰。当氧气与乙炔的混合比值为1.1-1.2时,得到的火焰为中性焰,它燃烧后既无过剩的氧也无过剩的乙炔。中性焰焰心成光亮的蓝白色圆锥形,它的长度与混合气流的流速有关,流速快则焰心长,流速慢则焰心短。焰心外面分布着由乙炔分解生成的碳素微粒层。因温度较高(越950℃)使焰心形成光亮而明显的轮廓。碳素微粒层外面是内焰,内焰的颜色较暗,呈淡橘红色,主要是由氧气和乙炔初步反应后生成的一氧化碳和氢气组成,因而具有还原性。内焰的长度一般是从焰心伸展出10-20mm。内焰的外面是呈淡蓝色的外焰。在外焰,一氧化碳和氢气与空气中的氧气燃烧生成二氧化碳和水,具有氧化性。外焰的温度约在1200-2500℃。中性焰的最高温度为3050-3150℃,焰心和外焰温度较低,而内焰(距离焰心2-4mm处)的温度最高,约为3150℃。

    ②碳化焰:当氧气与乙炔的混合比<1.1(一般在0.8-0.95)时,得到的火焰是碳化焰,这时,燃烧后的气体中还有部分未充分燃烧的乙炔。碳化焰的焰心较长,呈蓝白色;内焰呈淡蓝色,它的长度与碳化焰内乙炔的含量有关。乙炔过剩量较多时,内焰就较长,相反乙炔过剩量较少时,内焰就短。由于缺乏使乙炔充分燃烧所必需的氧气,所以火焰开始冒黑烟。外焰带橘红色,由水蒸气、二氧化碳、氧气和氮气组成,也可能存在碳素微粒。碳化焰三层火焰之间没有明显的轮廓。碳化焰的最高温度为2700-3000℃。

    ③氧化焰:当氧气和乙炔的混合比值>1.2时,得到的火焰为氧化焰,它燃烧后的气体中还有部分过剩的氧气。氧化焰的焰心呈淡紫蓝色,轮廓不明显。由于氧化焰在燃烧过程中氧的浓度极大,氧化反应剧烈地进行,因此焰心、内焰和外焰都缩短。氧化焰的最高温度区在内焰距离焰心2-4mm处,最高温度3100-3500℃。

火焰淬火

    在火焰淬火时,一般选择氧化焰。主要是因为:

    一、比较经济,当减少乙炔消耗量20%时,温度仍然很高。

    二、由于表面过热而产生废品的危险较少。因火焰温度达到最高时,由于气体成分变化,将使火焰温度降低。

     根据生产实践得知,火焰淬火后,无论是中性焰还是氧化焰加热的工件,其表面都没有氧化皮,也没有脱碳层,甚至连云彩状花纹都不存在。

    综上所述,火焰淬火是选择氧化焰是最有效的。但需要根据不同的零件、材料,也可以有一定的灵活性。

    铸铁件火焰淬火的基本要求

    基体组织中珠光体含量>90%,游离碳化物应>0.5%,原始硬度≥187HB。由于铸铁件由于快速加热时石墨难于溶入奥氏体中,要获得较高的淬火硬度,必须保证有足够的化合碳(这点与普通铸铁件要求略微不同)。



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