鋼花輥

鋼花輥是將鋼加熱到一定溫度並保溫一段時間，然後使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發生相變或部分相變的溫度，經過保溫後緩慢冷卻的熱處理方法。

基本介紹

• 中文名：鋼花輥
• 工藝：退火
• 要點：燃點必須低於熔點
• 特徵：高的深寬比

工藝

退火

將鋼加熱到一定溫度並保溫一段時間，然後使它慢慢冷卻，稱為退火。鋼的退火是將鋼加熱到發生相變或部分相變的溫度，經過保溫後緩慢冷卻的熱處理方法。退火的目的，是為了消除組織缺陷，改善組織使成分均勻化以及細化晶粒，提高鋼的力學性能，減少殘餘應力；同時可降低硬度，提高塑性和韌性，改善切削加工性能。所以退火既為了消除和改善前道工序遺留的組織缺陷和內應力，又為後續工序作好準備，故退火是屬於半成品熱處理，又稱預先熱處理。

正火

正火是將鋼加熱到臨界溫度以上，使鋼全部轉變為均勻的奧氏體，然後在空氣中自然冷卻的熱處理方法。它能消除過共析鋼的網狀滲碳體，對於亞共析鋼正火可細化晶格，提高綜合力學性能，對要求不高的零件用正火代替退火工藝是比較經濟的。

淬火

淬火是將鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時間，然後很快放入淬火劑中，使其溫度驟然降低，以大於臨界冷卻速度的速度急速冷卻，而獲得以馬氏體為主的不平衡組織的熱處理方法。淬火能增加鋼的強度和硬度，但要減少其塑性。淬火中常用的淬火劑有：水、油、鹼水和鹽類溶液等。

而高速鋼的淬火劑可以是“風”，所以高速鋼又被稱為“風鋼”。

回火

將已經淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產生的內應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學性能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。回火多與淬火、正火配合使用。

調質處理：淬火後高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。調質可以使鋼的性能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械性能。

時效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化，常在低溫回火後（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩定精密製件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘餘應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。

熱處理

表面淬火：是將鋼件的表面通過快速加熱到臨界溫度以上，但熱量還未來得及傳到心部之前迅速冷卻，這樣就可以把表面層被淬在馬氏體組織，而心部沒有發生相變，這就實現了表面淬硬而心部不變的目的。適用於中碳鋼。

化學熱處理：是指將化學元素的原子，藉助高溫時原子擴散的能力，把它滲入到工件的表面層去，來改變工件表面層的化學成分和結構，從而達到使鋼的表面層具有特定要求的組織和性能的一種熱處理工藝。按照滲入元素的種類不同，化學熱處理可分為滲碳、滲氮、氰化和滲金屬法等四種。

滲碳：滲碳是指使碳原子滲入到鋼表面層的過程。也是使低碳鋼的工件具有高碳鋼的表面層，再經過淬火和低溫回火，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。

滲氮：又稱氮化，是指向鋼的表面層滲入氮原子的過程。其目的是提高表面層的硬度與耐磨性以及提高疲勞強度、抗腐蝕性等。目前生產中多採用氣體滲氮法。

氰化：又稱碳氮共滲，是指在鋼中同時滲入碳原子與氮原子的過程。它使鋼表面具有滲碳與滲氮的特性。

滲金屬：是指以金屬原子滲入鋼的表面層的過程。它是使鋼的表面層合金化，以使工件表面具有某些合金鋼、特殊鋼的特性，如耐熱、耐磨、抗氧化、耐腐蝕等。生產中常用的有滲鋁、滲鉻、滲硼、滲矽等。

切割要點

1、不鏽鋼管燃點必須低於熔點：

這是氣割過程能正常進行的最基本條件。如果不鏽鋼管的熔點低於其燃點，則在預熱時不鏽鋼管將首先熔化，溫度不再升高，以致在切割氧作用下不會發生燃燒過程。純鐵、低碳鋼以及合金元素較少的低碳合金鋼，可以滿足這個條件，因而有很好的切割性能。而隨著含碳量的增加，鋼的熔點下降，燃點提高，如含碳量為0.70%的高碳鋼，其熔點與燃點基本相等，因此含碳量大於等於0.70%的鋼，用氣割就比較困難。鋁、銅、鑄鐵等材料的燃點高於熔點，故都不能用普通氧氣切割方法進行切割。

2、不鏽鋼管氧化物的熔點低於不鏽鋼管的熔點且流動性好

只有這樣，液態易流動的氧化物渣才能被吹掉，使切割過程繼續。否則，高熔點的氧化物將以固態覆蓋於切口，阻礙後面材料的氧化，使切割過程難以進行。如高鉻鋼、鉻鎳不鏽鋼管、鋁及鋁合金等材料的氧化物熔點均高於材料本身的熔點，因而不能用氧氣切割的方法進行切割。

3、不鏽鋼管燃燒時應是放熱反應

只有燃燒時放出足夠的熱量，才能對下層不鏽鋼管起預熱作用，放出的熱量越多，預熱作用越大，就越有利於氣割過程的順利進行。切割低碳鋼時，不鏽鋼管燃燒放出的熱量約占預熱熱量的70%，而預熱火焰供給的熱量僅占30%左右。

4、不鏽鋼管的導熱性要低

如果被割不鏽鋼管的導熱性很高，則預熱火焰及不鏽鋼管燃燒所供給的熱量會很快向不鏽鋼管內部流失，使切口處溫度急劇下降而達不到燃點，切割過程難以開始或中途停止。如鋁、銅等有色不鏽鋼管，因導熱性太高，故不能用普通的氣割方法進行切割。 根據上述條件，氧氣切割主要用於切割低碳鋼和低合金鋼。切割淬火傾向性大的高碳鋼和強度級別高的低合金鋼時，為了防止切口形成淬硬層或產生裂紋，應適當加大預熱火焰能率，放慢切割速度，必要時可進行適當預熱。鑄鐵不鏽鋼管等材料，必須採取特殊的工藝措施才能用氧氣切割。至於銅和鋁等有色不鏽鋼管具有較高的導熱性，故不能用一般的切割方法。

5、不鏽鋼管中阻礙氣割過程和提高鋼的可淬性的雜質要少

阻礙氣割過程的雜質如碳、鉻以及矽等元素要少，同時提高鋼的可淬性的雜質如鎢、鉬等元素要少，這樣才能保證氣割正常進行。當碳含量大於1—1.2%時割件就不能正常切割。

優點

特徵

（1）高的深寬比。因為熔融金屬圍著圓柱形高溫蒸汽腔體形成並延伸向工件，焊縫就變得深而窄。

（2）最小熱輸入。因為源腔溫度很高，熔化過程發生得極快，輸入工件熱量極低，熱變形和熱影響區很小。

（3）高緻密性。因為充滿高溫蒸汽的小孔有利於熔接熔池攪拌和氣體逸出，導致生成無氣孔熔透焊接。焊後高的冷卻速度又易使焊縫組織微細化。

（4）強固焊縫。

（5）精確控制。

（6）非接觸，大氣焊接過程。

優點

（1）由於聚焦雷射束比常規方法具有高得多的功率密度，導致焊接速度快，熱影響區和變形都較小，還可以焊接鈦、石英等難焊材料。

（2）因為光束容易傳輸和控制，又不需要經常更換焊炬、噴嘴，顯著減少停機輔助時間，所以有荷係數和生產效率都高。

（3）由於純化作用和高的冷卻速度，焊縫強，綜合性能高。

（4）由於平衡熱輸入低，加工精度高，可減少再加工費用。另外，雷射焊接的動轉費用也比較低，可以降低生產成本。

（5）容易實現自動化，對光束強度與精細定位能進行有效的控制。

切割方法

一是首先要能夠熟練調整火焰，首要問題是保證切割鑄坯正常，如果自動切割不能夠順利完成，則必須通過人工利用手工割槍重新二次切割，這樣造成了浪費，同時手工切割不能夠保證切割質量的完好；

二是通過解決一些不正常現象，比如“常明火”，如儘量避免不切割狀態下點火，避免燃氣浪費，再比如防止各處接頭管道上的漏氣現象，以避免浪費；

三是要積極推廣、試驗新技術、新產品，突出體現在割嘴的新產品出現，“火苗”更加完美，切割效果有進步，割縫小，燃氣用量相對也省。

溫度

鋼花輥材料的終鍛溫度主要應保證在結束鍛造之前鋼仍具有足夠的塑性，以及鍛件在鍛後獲得再結晶組織。

合金結構鋼的含碳量一般在0.12%～0.5%之間，其退火狀態的金相組織分類屬亞共析鋼。合金工具鋼的含碳量為0.7%～1.5%，是在碳素工具鋼的基礎上發展起來的，其退火組織一般屬過共析鋼。參考圖10，對於過共析鋼溫度降至SE線（Acm）以下即開始析出二次碳化物（對於合金鋼則為合金碳化物），且沿晶界呈網狀分布，為了打碎網狀滲碳體，使之成為粒狀或斷續網狀分布，應在Acm以下兩相區繼續鍛打，當溫度下降到一定程度時則因塑性顯著下降而必須終止鍛造。過共析鋼的終鍛溫度一般應高於A1（SE′線）50～100℃以上。

鋼料在高溫單相區（例如圖10所示GSE線以上的奧氏體區）具有良好的塑性。所以對於亞共析鋼一般應在A3以上15～50℃結束鍛造，但對於低碳亞共析鋼通過試驗可知，在GS線（A3）以下的兩相區也有足夠的塑性（因低碳鋼中的鐵素體與奧氏體性能相差不大），因此終鍛溫度可取在GS線以下。

鑄錠在未完全轉變為鍛態之前，由於塑性較低，其終鍛溫度應比鍛坯的高30～50℃。

此外，鍛件終鍛溫度與變形程度有關。若最後的鍛造變形程度很小，變形量不大，不需要大的鍛壓力，即使終鍛溫度低一些也不會產生裂紋。故對精整工序、校正工序，終鍛溫度允許經規定值低50～80℃。

當亞共析鋼在A3和A1溫度區間鍛造時，由於溫度低於A3，所以鐵素體從奧氏體中析出，在鐵素體和奧氏體兩相共存情況下繼續進行鍛造變形時，將形成鐵素體與奧氏體的帶狀組織，只是鐵素體比奧氏體更細長，而奧氏體在進一步冷卻時（低於A1溫度）轉變為珠光體，所以室溫下見到鐵素體與珠光體沿主要伸長方向呈帶狀分布。這種帶狀組織可以通過重結晶退火（或正火）予以消除。

終鍛溫度過高，停鍛之後，鍛件內部晶粒會繼續長大，形成粗晶組織。例如亞共析鋼的終鍛溫度若比A3高出太多，鍛後奧氏體晶粒將再次粗化。在一定範圍的冷卻速度下，魏氏組織容易在粗大晶粒的奧氏體中產生，它是由在一定晶面析出的鐵素體和珠光體所構成。魏氏組織是鋼產生過熱的組織特徵，若魏氏組織特別嚴重時，僅用退火或正火也難以完全消除，必須用鍛造予以矯正。

需要指出的是，根據狀態圖大致確定的鍛造溫度範圍，還需要根據鋼的塑性圖、變形抗力圖等資料加以精確化。這是因為狀態圖是在實驗室中一個大氣壓及緩慢冷卻的條件下作出的，狀態圖上的臨界點與鋼在鍛造時的相變溫度並不一致。下面舉例說明。

常用30CrMnSiA鋼的熔點為1380℃，Ac3為830℃，Ac1為760℃。根據狀態圖臨界點確定的鍛造溫度範圍為580～1200℃。