探索火焰淬火技术

1.火焰淬火钢种

w（C）为0.35%～0.70%的碳钢最适于进行火焰淬火，更高的碳含量不能提高硬度值，且淬裂倾向增大；w（C）为0.2%～0.6%的低合金结构钢也适于进行火焰淬火。化合碳含量w（C）为0.6%～0.8%的球墨铸铁，w（C）为2.8%～3.6%、w（Si）为2%左右的灰铸铁，w（Ni）<2%、w（Cr）+w（Mo）+w（V）<0.75%的可锻铸铁与合金铸铁也适于进行火焰淬火。

预备热处理一般采用正火处理或调质处理，以便得到细晶粒的索氏体组织。

2.火焰淬火方法

（1）固定法（也称静止法）喷嘴与工件均不移动，加热至淬火温度，立即进行冷却淬火。这种方法适用于小工件的局部表面淬火，如气门顶端、钢轨头等局部淬火。

（2）转动法 用一个或几个不移动的喷嘴，对旋转（转速一般为75～150r/min）的工件表面加热，至淬火温度后立即淬火冷却。这种方法加热效率不高，加热速度也较慢，仅适用于加热宽度和外径不大而淬硬层较深的圆柱形工件，如直径小于200mm，长度小于300mm的圆柱形工件，像凸轮、滚轮、曲轴轴径，模数大于5mm的齿轮等。

（3）推进法 工件与喷嘴间作相对运动，火焰喷嘴在前面移动加热，喷水器在后面跟随火焰喷嘴移动冷却（一般移动速度为60～300mm/min），依次进行加热和冷却。这种方法适用于淬火区较长的工件，如机床导轨、大模数齿轮单齿淬火等。

采用推进法加热淬火，软带是不可避免的。为避免产生裂纹，应不使两个淬火带重叠。齿轮火焰淬火，把齿顶作为两次加热淬火的交界，并使喷嘴低于齿顶，防止齿顶过热及淬火带重叠。

（4）旋转推进法（也称联合法）喷嘴和喷水器一起移动，边加热边冷却。用一个或几个喷嘴和冷却装置，以一定速度沿快速旋转的工件移动，工件表面连续加热与冷却，类似感应淬火的连续加热淬火法。这种方法可用于长轴、轧辊等长圆柱形工件的表面淬火。

当旋转淬火时，起始淬火与终止淬火点重合或靠得太近将产生回火带，在终止淬火前约15～20mm处易产生纵向裂纹。因此，应注意淬火的起始与终了位置及加热温度。开始时，淬火温度应较低，造成30～35mm宽的低硬度区。终止淬火点应处于低硬度区内，距离淬硬区约20mm。如开始淬火时不降低淬火温度（即不形成低硬度区），终止淬火点应距离起始淬火点10～15mm。前者形成低硬度带，后者留出一个未淬硬带，必须在技术要求允许时方可采用。

3.淬火

（1）加热温度 淬火温度要比整体加热高，一般为Ac₃（或Ac₁）以上80～100℃，比感应淬火约低50℃。缩小喷嘴与工件表面间距离，降低相对移动速度，火焰预热工件表面，保证中性焰加热，多喷嘴加热，以及选用较高的气体压力，以较高的火焰强度加热等，均可提高加热温度；反之，降低加热温度。

淬火时出现突然断火，应该注意重新淬火的位置。断火时，冷却介质喷嘴前为淬火区，火焰喷嘴与冷却介质喷嘴之间为已加热区，如断火后立即停止冷却，则重新加热可在断火处开始，此时将出现约10mm的软带。(www.xing528.com)

（2）加热移动速度 喷嘴与需要加热表面的距离控制在6～15mm。加热淬火深度与相对移动速度相关，速度越快，淬硬层越浅，通常的移动速度为50～300mm/min。淬硬层深度为2～5mm时，移动速度为80～200mm/min。

淬火喷水与火焰的距离为15～20mm，防止过近引起淬火开裂，以及过远形成淬火软点或淬火硬度不足。

（3）冷却 一般碳的质量分数在0.6%以下的钢，用15～25℃的水冷却为宜；碳的质量分数大于0.6%的碳素钢和含铬、锰等元素的低合金钢用30～40℃的水冷却，也可采用聚乙烯醇水溶液、乳化液等冷却介质冷却；对于高合金钢，可采用压缩空气吹冷，在防火措施完备的条件下可采用油冷。

应在200℃左右停止冷却，留有充分余热，减少工件变形与开裂倾向。

4.回火

火焰淬火工件需进行回火，以消除淬火应力，防止变形与开裂。具体回火工艺可参照感应淬火件的回火工艺。

5.火焰淬火应注意的问题

1）合理调整氧、乙炔的混合比，保证在中性火焰状态下进行加热。

2）控制好喷嘴与工件表面距离，一般为6～15mm。靠得太近，易使工件过热；离得太远，加热慢。

3）氧气压力通常在0.12～0.6MPa之间，乙炔压力通常在0.03～0.12MPa之间。

4）淬火后要及时回火，以消除应力和防止开裂。