HotMold.com收集整理欢迎转载火焰淬火技术及模具火焰淬火南阳市华骏电源技术有限公司(河南南阳河南红阳机械厂技术中心473006)杨凌平杨有才【摘要】系统介绍了火焰加热表面淬火(文中简称为火焰淬火)技术,讨论了火焰淬火模具钢的基本特性;阐述了7CrSiMnMoV的火焰淬火工艺方法,力学性能及应用.关键词火焰淬火模具7CrSiMnMoV概述火焰淬火是利用可燃烧气体(如乙炔,丙烷等)与助燃气体(氧气)混合燃烧的火焰所产生的高温,对工件表面实施快速加热达奥氏体化温度,并采用适当冷却方式快速冷却,使工件表面得到硬化的一种热处理工艺方法.通过火焰加热表面淬火(硬化)的工件可获得很高的硬度和耐磨性,从而提高了工件的力学性能.图1是火焰淬火示意图,图1b比图1a多用了一个预热烧嘴,故可使硬化层深度增加,硬度分布梯度减小.火焰淬火后,如果硬度分布梯度太陡,则易造成硬化层剥落等缺陷.烧嘴淬火介质1850℃(a)顶热烧嘴烧嘴淬火介质850℃(b)图1火焰淬火操作示意图2火焰淬火法2.1火焰淬火常用燃料特性火焰淬火常用燃料特性如表1所示.表1燃料名称发热值(kcal/m3)12754890022430233207500～7900火焰淬火常用燃料特性火焰温度(℃)氧气助燃空气助燃3100232027001875264019252750——2400——乙炔甲烷,天然气,沼气乙烷丙烷城市煤气注:1kcal/m3=4.1868kJ/cm3爆炸界限(容积)2.8～81————2.3～9.54.9～37.22.2火焰淬火设备火焰淬火设备和工具与气焊用的乙炔发生器和喷枪相同.根据淬火面积的大小和淬硬层厚度,选择或自制不同规格的发生器及喷枪.火焰喷嘴与气焊喷嘴不同,一般分为单焰式或多焰式两大类,多焰式应用最广.火焰喷嘴的设计与制造是否合理,是火焰淬火质量的关键.为了保证工件表面加热均匀,多焰喷嘴火焰焰心带的形状与尺寸应与工件淬火表面形状相似.所以火焰喷嘴的形状和尺寸取决于淬火加热部位的形状与尺寸.常用的几种火焰喷嘴如图2所示.目前,喷嘴多采用紫铜管(φ10～φ16mm,厚2～3mm)制造,也可以用紫铜块或紫铜板加工制成.多焰喷嘴的火孔直径根据淬火表面宽度和喷枪号数确定,可在φ0.4～10mm范围选择.火孔间距一般为火孔直径的4～6倍,火孔与淬火喷水孔之间距离一般为2mm.根据需要,喷水孔可分为双排或三排,并钻成与中心线成15°左右的锥孔.(a)(d)(b)(f)(c)图2a——平面喷嘴b——翘形喷嘴(e)常用火焰喷嘴结构示意图d——圆环喷嘴e——内孔喷嘴f——钳形喷嘴c——三角形喷嘴2.3火焰淬火加热方法火焰淬火加热方法主要有图3所示的几种,可根据工件形状和表面淬火要求而定.加热冷却加热(a)冷却(b)(c)?a——固定法(d)火焰表面淬火加热方法示意图c——连续推进法d——联合法b——旋转法(1)固定法.工件与喷嘴均保持不动,先进行加热,达到淬火温度后,关闭气体(燃料),立即冷却.此法多用于局部淬火.(2)旋转法.利用一,两个不移动的火焰喷嘴,将以一定速度旋转(一般转速为75～150转/min)的工件表面加热,达到淬火温度后,关闭气门,喷水(或其他冷却剂)冷却.此法多用于回转体工件(如小型曲轴颈和模数小于4的齿轮等)的表面淬火.(3)连续推进法.工件和喷嘴以一定速度相对运动,一面加热,一面冷却,此法用于长形平面或曲面工件的表面淬火.当采用连续淬火法时,喷嘴中火孔间的距离是否合适,将直接影响淬火质量.距离太大,可能使淬硬层过深或淬不上火;反之,则淬火温度高,变形大,容易使火焰熄灭或产生回击现象.根据不同钢号淬透性的差异,可将喷火孔和水冷孔距离调节在10～25mm之间.为了使水花不溅在焰心处,应使喷出的水柱后倾10°～30°,火孔与水孔间还应设置挡水板.冷却剂根据材料,技术要求和淬火方式,可选用水,聚乙烯醇水溶液等.(4)联合法(或称混合法).以一个或两个喷嘴,相对工件的中心线作平行直线运动,工件则绕轴线以一定的速度(75～150转/min)旋转,连续加热,随后冷却.此法主要用于长轴类工件的表面淬火.2.4火焰淬火的加热温度与气体流量(1)加热温度.由于火焰淬火的加热速度很高,奥氏体晶粒在短时间内不易长大而粗化,所以淬火温度较普通淬火要高得多.表2列举了一些钢材的火焰淬火加热温度.表2各种钢材的火焰淬火加热温度材料牌号35,ZG270～500,4045,ZG310～570,50,ZG340～57050Mn,65Mn40Cr,35CrMo42CrMo,40CrMnMo,35CrMnSiT8AT10A9CrSi,GCr15,9Cr2Cr13,3Cr13,4Cr