氧乙炔火焰切割方法對ZG04Cr13Ni4Mo材質(zhì)組織及性能的影響

羅海軍，張 磊

（共享鑄鋼有限公司，寧夏銀川 750021）

1 背景簡介

ZG04Cr13Ni4Mo 是一種水電專用的馬氏體不銹鋼，廣泛應(yīng)用于水電葉片、上冠、下環(huán)等鑄件。一般鑄鋼件性能熱處理后需要進行理化性能測試，以評定產(chǎn)品是否符合規(guī)定的力學(xué)性能要求。通常鑄件上帶有附鑄試塊，在熱處理后切除掉用以加工理化性能檢測試樣。切割試塊通常分為熱切割及冷切割兩種，冷切割是采用切割過程不產(chǎn)生高溫的技術(shù)手段或方法，使被切割物保持原有材料特性，切割過程溫度沒有劇烈的升溫變化，通常溫升不超過40℃。冷切割工具有很多種，如水冷鋸片切割機、水冷切割鋸、液壓水冷切割鋸、水切割、線切割等。雖然許多切割工具都能達到冷切割作業(yè)的目的，但是在涉及到易燃易爆環(huán)境下作業(yè)，對作業(yè)要求相對要求高很多，像砂輪、鋸片、鉆削等形式已經(jīng)不能滿足作業(yè)需求，加之鑄件噸位及尺寸過大，如果采用機床加工切割試塊，費時費成本，還不利于批量產(chǎn)品的快速制造。為此，熱切割成為當(dāng)前比較適合且效率高的一種試塊切割方式。

火焰切割是利用氧乙炔在切割時將割件待切割處預(yù)熱到一定溫度后，噴出高壓氧氣流后使金屬在高壓氧氣流中能夠劇烈燃燒，生成氧化熔渣和大量熱量的原理而進行切割的[1]。發(fā)展到今天，氧乙炔火焰切割方式已在生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用。

本文主要研究采用氧乙炔加熱方法切割高合金鋼試塊與采用冷切割方法切割試塊時，二者性能的差異，同時分析熱切割過程的問題并制定相關(guān)措施，利于工人的操作及性能的保證。

2 切割試驗

挑選材質(zhì)為ZG04Cr13Ni4Mo 的上冠鑄件，上冠為圓錐形結(jié)構(gòu)，試塊放置在同一水平高度，并在同一水平位置上選擇對稱的兩個試塊，確保熱處理狀態(tài)、冷卻速率、試塊大小及位置一致或接近。試塊1 采用機床進行冷加工切割，切割方式見圖1。試塊2 采用氧乙炔火焰切割，切割量為20～30 mm，切割時間約為2～4 min，試塊根部少量發(fā)熱發(fā)紅，試塊切掉后空氣中降溫冷卻,切割過程見圖2。

圖1 冷加工切割

圖2 氧乙炔火焰切割

3 切割方法對比

根據(jù)我公司的資源及設(shè)備情況，切割后對兩種切割方法進行總結(jié)，見表1 所示。通過對比，在保證成本及效率的前提下，首選熱切割。但熱切割過程中產(chǎn)生大量的熱量，對試塊及工件表面一定范圍會造成熱影響區(qū)，有很大可能會影響到材料力學(xué)性能。

表1 兩種切割方式的優(yōu)缺點

為此，將采用兩種切割方法去除掉的試塊檢測機械性能驗證兩種切割方法對性能所造成的影響。

4 熱切割工藝影響試驗數(shù)據(jù)分析

將兩種切割方法的試塊加工試樣進行理化性能檢測，按照圖3,每個試塊取一組拉伸（直徑10 mm）,三組V 型缺口沖擊，一個彎曲試樣（D=3a），一個硬度試樣，檢測結(jié)果見表2 所示。

表2 冷切割和氧乙炔切割試塊力學(xué)性能檢測對比表

圖3 試塊取樣圖

經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)對比，冷切割試塊與氧乙炔火焰切割試塊的力學(xué)性能結(jié)果沒有顯著差異。

5 結(jié)論

通過冷加工和氧乙炔割炬兩種切割方法試驗數(shù)據(jù)對比，氧乙炔割炬切割過程產(chǎn)生的熱量不會對性能產(chǎn)生影響，氧乙炔割炬切割可以使試塊性能滿足材料力學(xué)性能要求。解決了冷加工切割時間長、效率高、成本低的問題。