氧乙炔火焰切割方法对ZG04Cr13Ni4Mo材质组织及性能的影响

罗海军，张 磊

（共享铸钢有限公司，宁夏银川 750021）

1 背景简介

ZG04Cr13Ni4Mo 是一种水电专用的马氏体不锈钢，广泛应用于水电叶片、上冠、下环等铸件。一般铸钢件性能热处理后需要进行理化性能测试，以评定产品是否符合规定的力学性能要求。通常铸件上带有附铸试块，在热处理后切除掉用以加工理化性能检测试样。切割试块通常分为热切割及冷切割两种，冷切割是采用切割过程不产生高温的技术手段或方法，使被切割物保持原有材料特性，切割过程温度没有剧烈的升温变化，通常温升不超过40℃。冷切割工具有很多种，如水冷锯片切割机、水冷切割锯、液压水冷切割锯、水切割、线切割等。虽然许多切割工具都能达到冷切割作业的目的，但是在涉及到易燃易爆环境下作业，对作业要求相对要求高很多，像砂轮、锯片、钻削等形式已经不能满足作业需求，加之铸件吨位及尺寸过大，如果采用机床加工切割试块，费时费成本，还不利于批量产品的快速制造。为此，热切割成为当前比较适合且效率高的一种试块切割方式。

火焰切割是利用氧乙炔在切割时将割件待切割处预热到一定温度后，喷出高压氧气流后使金属在高压氧气流中能够剧烈燃烧，生成氧化熔渣和大量热量的原理而进行切割的[1]。发展到今天，氧乙炔火焰切割方式已在生产中获得广泛应用。

本文主要研究采用氧乙炔加热方法切割高合金钢试块与采用冷切割方法切割试块时，二者性能的差异，同时分析热切割过程的问题并制定相关措施，利于工人的操作及性能的保证。

2 切割试验

挑选材质为ZG04Cr13Ni4Mo 的上冠铸件，上冠为圆锥形结构，试块放置在同一水平高度，并在同一水平位置上选择对称的两个试块，确保热处理状态、冷却速率、试块大小及位置一致或接近。试块1 采用机床进行冷加工切割，切割方式见图1。试块2 采用氧乙炔火焰切割，切割量为20～30 mm，切割时间约为2～4 min，试块根部少量发热发红，试块切掉后空气中降温冷却,切割过程见图2。

图1 冷加工切割

图2 氧乙炔火焰切割

3 切割方法对比

根据我公司的资源及设备情况，切割后对两种切割方法进行总结，见表1 所示。通过对比，在保证成本及效率的前提下，首选热切割。但热切割过程中产生大量的热量，对试块及工件表面一定范围会造成热影响区，有很大可能会影响到材料力学性能。

表1 两种切割方式的优缺点

为此，将采用两种切割方法去除掉的试块检测机械性能验证两种切割方法对性能所造成的影响。

4 热切割工艺影响试验数据分析

将两种切割方法的试块加工试样进行理化性能检测，按照图3,每个试块取一组拉伸（直径10 mm）,三组V 型缺口冲击，一个弯曲试样（D=3a），一个硬度试样，检测结果见表2 所示。

表2 冷切割和氧乙炔切割试块力学性能检测对比表

图3 试块取样图

经过试验数据对比，冷切割试块与氧乙炔火焰切割试块的力学性能结果没有显著差异。

5 结论

通过冷加工和氧乙炔割炬两种切割方法试验数据对比，氧乙炔割炬切割过程产生的热量不会对性能产生影响，氧乙炔割炬切割可以使试块性能满足材料力学性能要求。解决了冷加工切割时间长、效率高、成本低的问题。