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火焰加熱表面淬火是將大口徑不銹鋼管置于強烈的火焰中進行加熱，使其表面溫度迅速達到淬火溫度后，急速用水或水溶液進行冷卻，從而獲得預期的硬度和硬化層深度的一種表面淬火法。

    火焰加熱表面淬火的優點是：

    1)設備簡單，使用方便，成本低。

    2)不受大口徑不銹鋼管體積大小限制，可靈活移動使用。

    3)淬火后表面清潔，無氧化、脫碳現象，變形也小。

    但是，火焰淬火是依靠溫度達3000℃的強烈火焰加熱，大口徑不銹鋼管表面容易過熱，而且影響硬化層質量的因素比較復雜，這些又限制了火焰淬火的廣泛使用。盡管如此，從經濟效果技術上的可能性和當地生產條件等方面考慮，在某些情況下它比感應加熱淬火更為有利（特別對重型機械、冶金機械、礦山機械等及中小型企業）．

    火焰淬火最常用的是乙炔—氧焰。其它氣體燃料如天燃氣、焦爐煤氣、石油氣或液體燃料—煤油等都可以使用。

    火焰淬火一般均采用特別的火焰噴嘴。乙炔和氧混合后經噴嘴噴出而燃燒。燃燒的火焰根據乙炔和氧過剩的情況，可分為還原焰、中性焰或氧化焰。圖9-34示意說明中性焰的組成和沿火焰長度溫度分布的情況。其中，還原區溫度最高（一般距焰心頂端2-3毫米處溫度達到最高值）；在操作時應盡量利用這個高溫區加熱大口徑不銹鋼管。乙炔與氧的混合比例對火焰燃燒溫度的影響很大。圖9-35表明乙炔—氧焰的溫度與其混合比的關系。由圖可知：對于中性火焰即O2與C2H2的體積比c=1時，當c值略有波動，將引起火焰溫度產生很大的變化；而當c值在1～1.5之間時，c值有些波動，也只引起火焰溫度產生很小的變化。  火焰溫度穩定的程度，將直接影響大口徑不銹鋼管加熱表面層的加熱溫度與深度的變化，對硬化層質量是有很大影響的。c值在1～1.5之間的火焰具有高的溫度和溫度穩定性，所以在操作過程中，c值偶然變動時也要很好地控制火焰溫度。最常使用的氧—乙炔比例是在1.15～1.25之間。在此比例下火焰焰心呈藍色，端部形狀為光滑圓弧形，火焰顯得有力，且具有明顯的三個燃燒區。如果乙炔過剩，火焰變長（色彩轉紅有微量濃煙，核心變長），整個火焰顯得無力。如氧過多，焰心較淡，并且形成尖形，焰心形狀縮短，火焰顯得白亮耀眼，整個火焰色彩由淺紅變深紫色。淬火時會使大口徑不銹鋼管表面氧化，并溫度過高易使大口徑不銹鋼管過熱或發生淬裂。

    根據大口徑不銹鋼管淬火表面的形狀、大小及對表面淬火的要求，火焰淬火基本操作方法可歸納為四種，如圖9-36所示。

    圖9-37表示出在用乙炔—氧焰加熱大口徑不銹鋼管時，表面溫度隨時間的變化。在加熱時最高溫度可達1250℃，此時如果噴水孔距離太近，淬火溫度就太高，變形就大，而且水花的飛濺將容易滅火或產生回擊現象。如果距離太遠，則表面溫度向大口徑不銹鋼管內表面擴散，使硬化層深度增大或表面溫度降低太多而不能淬硬。所以噴嘴加熱大口徑不銹鋼管表面后停頓5-6秒鐘，表面溫度降低到850℃左右，再噴水冷卻可以獲得較好的質量。此時噴水孔與噴火孔的距離大致在10- 15毫米之間。

    噴嘴與大口徑不銹鋼管相對移動的速度一般在50～150毫米／分之間。其快慢由硬化層深度、鋼的成分以及噴嘴與大口徑不銹鋼管淬火表面之間的距離大小所決定，并通過改變加熱延續時間來調整。在操作過程中，應保持運動平穩均勻，以保證大口徑不銹鋼管淬火質量的一致，各種型式的火焰淬火機床可以達到上述要求。

    制訂某一大口徑不銹鋼管加熱規范的原則，首先是憑經驗選擇一個加熱規程，然后逐一變更影響加熱的因素，根據所得的宏觀斷口和顯微組織及性能，再最后確定。

    火焰淬火后，淬火表面不應當有過熱、燒熔和裂紋，大口徑不銹鋼管的變形要在規定的技術要求以內。

    經火焰淬火的大口徑不銹鋼管，都要進行回火處理或自行回火。回火溫度為180～220℃，回火的保溫時間為1-2小時。大口徑不銹鋼管淬火的表面經磨削后，最好在爐內進行第二次回火，溫度同前次一樣，時間可減少二分之一。采用這種回火規程，可使淬火應力進一步降低，而不影響表面硬度。

    火焰淬火同感應加熱淬火一樣，變形是比較小的，它的變形規律和感應加熱淬火相似。圖9-38 (a)是扁平大口徑不銹鋼管經火焰淬火后變形的情況。為了減少淬火后的變形可將大口徑不銹鋼管預先加壓成反彎曲形狀，或把大口徑不銹鋼管置于循環水槽中，僅對露于水面上的大口徑不銹鋼管表面進行加熱淬火。

    軸類零件的火焰淬火一般采用聯合法。環形噴嘴與環形冷卻器聯成一個整體，以一定的速度前進，大口徑不銹鋼管以一定的轉速旋轉，這些工藝參數調配適當，將能獲得均勻分布的硬化層，深度可達3-6毫米。

    對于模數小于3的小齒輪火焰應離開齒頂遠些，一面旋轉一面加熱，牙齒全部被加熱后在水中淬火。對于中模數齒輪和大模數齒輪，則采用逐步淬火法。

    鏈輪的火焰淬火同齒輪一樣。

    對薄片刃具火焰淬火時，可在刃部兩側同時加熱淬火，以防止彎曲變形。為了進一步減小變形，可將大口徑不銹鋼管除淬火部分之外都浸在水中進行淬火。

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