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火焰淬火

始于19世纪初期的表面热处理方法

火焰淬火是一种用乙炔一氧火焰（最高温度达3100℃）或煤气一氧火焰（最高温度达2000℃）将工件表面快速加热，随后喷液（水或有机冷却液）冷却的一种表面淬火方法。一般常用乙炔-氧火焰表面淬火。

火焰淬火简介
火焰淬火始于19世纪初期。起初是依靠操作者的经验保证处理质量。随着技术的发展，人们设计和制造出用以淬硬曲轴、齿轮等零件曲面的专用淬火机床，从而扩大了火焰淬火的应用范围。后来，又出现配备有透焰测温装置、能自动控制温度的淬火机床，使火焰淬火有了新的发展。
火焰淬火是为了奥氏体化，用可燃气体火掐作为加热热源的局部硬化工艺。适合通过火焰淬火置艺进行局部硬化的材料，必须有足够的含碳量（一般为0.4%）才能进行可硬化处理。由于这种工艺通常用于径具有低淬硬性的低合金钢或普通碳钢，因此加热到相变温度后的淬火一般是通过快速水淬完成的。淬火几乎是瞬时的。加热介质可以是氧一乙炔、氧一制造煤气、丙烷或其他任伺接有适当加热速率的燃气的混合。淬火温度与炉子淬火所要求的相同。火焰淬火区的深度从离表面1/32in（0.8mm）到整个截面的范围内变化。
通常用于火焰淬火的钢是含碳量0.40～0.95%的普通碳钢和低合金钢。高合金钢例如马氏体不锈钢和工具钢有时也采用局部硬化方法，但中碳钢用得更多些。火焰淬火时，高淬硬性钢有较大的开裂倾向。通过在淬火前预热零件（大约300°F；149℃）和用油或水溶性有机液淬火可降低低合金钢和工具钢的开裂倾向。然而，油淬火具有易燃的危险，使这种工艺不能广泛采用。
用途介绍
用气体燃料燃烧时产生的火焰将工件表层加热到淬火温度，随后快速冷却的表面热处理方法。火焰淬火可获得高硬度的表层和有利的内应力分布，提高工件的耐磨性和疲劳强度。火焰淬火设备比较简单，淬硬层较深，可调范围广（一般在2～8毫米之间），适用于单件小批生产或现场淬火。对于运输拆卸不便的重大零件和不适于采用其他表面淬火的零件，如大型齿轮、大型工作平面，一些凸轮、曲轴、机床导轨和链轮等，火焰淬火具有广泛的适应性和机动性。
根据零件被淬火表面与喷嘴相对运动情况，火焰淬火的基本操作方法可分为固定加热、直线移动加热、旋转加热和旋转移动加热4种，如图《火焰淬火》所示。常用的燃料有乙炔、甲烷、丙烷和城市煤气等。火焰淬火一般用于中碳钢，工件在淬火前应经调质或正火处理，以改善其心部组织。淬火介质常用水，水温以15～18℃为宜，以免淬裂。形状复杂或含碳量高于0.6%的碳钢零件和合金钢零件可用 30～40℃温水、聚乙烯醇水溶液和油等，也可用喷雾冷却。火焰淬火后常在炉中进行180～200℃低温回火。淬火表面在磨削之后应进行第二次回火，以减少内应力。
火焰淬火方法
火焰淬火周期式加热-冷却法
一种火焰淬火周期式加热——冷却法是固定位置的加热法，即先用火焰喷嘴将淬火的表面加热到淬火温度，然后立即进行冷却（喷水或投入到淬火冷却介质中）。加热和冷却两者交替周期地进行。
这种方法多用于形状简单和局部要求淬火的工件。
另外一种火焰淬火周期式加热．冷却法是工件旋转加热法。该方法一般采用一个或数个固定的火焰喷嘴对以一定速度旋转的工件进行加热，在一定时间内达到淬火加热温度后迅速喷水冷却或将工件投入到淬火冷却介质中冷却。工件的旋转速度一般为75~150r/min。这种方法适用于淬火区宽度小，且直径不大的轴类工件。
火焰淬火连续式加热-冷却法
火焰淬火连续式加热——冷却法之一是一种平面前进加热法，即喷水嘴紧跟火焰喷嘴之后，在工件的平面上连续淬火。通常以50~300mm/min的速度向前直线移动。火焰喷嘴与喷水嘴的距离为10~30mm。
这种方法主要适用于机床导轨及大模数齿轮单齿表面淬火。
火焰淬火连续式加热——冷却法之二是一种旋转前进加热法，即工件以50~300mm/min的速度进行旋转，火焰喷嘴和喷水嘴在轴侧一前一后固定，对工件连续加热和冷却。
这种方法主要适用于滚轮、特大型轴承圈和大型旋转支架等工件的表面淬火。
火焰淬火连续式加热，冷却法之三是一种旋转推进加热法，即轴类工件以一定圆周速度低速旋转，火焰喷嘴和喷水嘴沿轴向前进，工件每转一周，喷嘴前进的距离等于喷嘴宽度加3~6mm，从而获得螺旋形淬硬表面。
这种方法主要适用于大型轴件和大型柱塞的表面淬火。
火焰淬火连续式加热——冷却法之四是一种快速旋转推进加热法，即用一个或几个火焰喷嘴和喷水嘴，也可用环形喷嘴或联合喷嘴围绕轴件的外表面，轴在高速旋转的同时，以一定速度（75~150r/min）与喷嘴做轴向移动，使加热和冷却相随而行，实现连续淬火。
这种方法主要适用于长轴和冷轧辊等表面淬火。
优点
①设备简单、投资少、成本低。
②适用于单例：或小批生产，也适用于大型工件的局部淬火要求，如大齿轮、轧辊、大型壳体（马达壳体）、导轨等。
③不易产生表面氧化与脱碳。
④不受现场环境与工件大小的限制，适用性广，操作简便。
缺点
①不易稳定地控制质量。
②大部分是手工操作和凭肉眼观察来掌握温度。表面容易烧化、过热与淬裂，很难达到均匀的淬火层与高的表面硬度。
③实现机械化流水生产较为困难。
④火焰加热的均匀性很难保证，因此很容易在对中高碳和合金钢的表淬时发生开裂
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