火焰的种类与性质

出处：按学科分类—工业技术 河南科学技术出版社《焊接技术手册》第693页（1619字）

氧－乙炔焰由于氧与乙炔的混合比不同，可分为中性焰、碳化焰(也称还原焰)和氧化焰三种，如图12－10所示。

图12－10 氧－乙炔焰

(a)中性焰 (b)碳化焰 (c)氧化焰

1－焰心 2－内焰(暗红色) 3－内焰(淡白色) 4－外焰

1．中性焰

在焊炬的混合室内，氧与乙炔的体积比(O₂／C₂H₂)为1～1．1时，可燃气完全燃烧，无过剩的游离碳或氧，这种火焰称为中性焰。

中性焰由焰芯、内焰和外焰三部分组成，见图12－10(a)。

焰芯，呈尖锥形，色白而明亮，轮廓清楚，焰芯的光亮是由焰芯中化学反应所产生的炽热的碳微粒所发生的。亮度虽高，但温度并不很高，约950℃。

内焰，紧靠焰芯末端，呈杏核形，蓝白色并带深蓝色线条，微微闪动。焰芯中分解的碳就在这一区域内与氧化合而剧烈燃烧，并生成一氧化碳，因此温度很高，尤以离开焰芯末端3mm左右处温度最高，约3100℃。气焊时主要是利用火焰的这一部分。这部分气氛中2／3是一氧化碳，1／3是氢。所以对熔池具有一定的还原氧化物的作用。

外焰，与内焰并无明显界限，一般是从颜色上来区分。外焰的颜色从内向外由蓝白色变为淡紫色和橙黄色。外焰的温度比焰芯高，约为1200～2500℃。具有氧化性，但二氧化碳对熔池具有保护作用。

中性焰由于内焰温度高，且具有还原性，能改善焊缝的机械性能，是气焊中经常使用的火焰。一般低碳钢、低合金钢和有色金属材料的焊接基本上都采用中性焰。

2．碳化焰(还原焰)

氧与乙炔的混合比(O₂／C₂H₂)小于1(一般为0．85～0．95)时，混合气中的乙炔未完全燃烧，这种火焰称为碳化焰。

碳化焰的焰芯、内焰和外焰三部分界限很明显(见图12－10(b))。整个火焰长而软。焰芯呈炽白色，也发生乙炔的氧化和分解反应；内焰呈淡白色，由一氧化碳、氢和碳微粒组成；外焰呈橙黄色，除燃烧产物二氧化碳和水蒸气外，还有未燃烧的碳和氢。

碳化焰的最高温度低于3000℃。由于存在过剩的碳微粒和氢，碳会渗入熔池金属中，使焊缝的含碳量增高。游离的氢也会进入焊缝，产生气孔和裂缝，因此，碳化焰不能用于焊接低碳钢，而只适用于高碳钢、铸铁的焊接(或补焊)以及硬质合金的堆焊。

3．氧化焰

氧与乙炔的混合比(O₂／C₂H₂)大于1．1(一般在1．2～1．7之间)时，混合气燃烧过程加剧，并出现氧过剩，这种火焰称氧化焰。

氧化焰中整个火焰和焰芯的长度都明显缩短，只能看到焰芯和外焰两部分(见图12－10(c))。焰芯呈蓝白色，外焰呈蓝紫色。火焰挺直，带有“嘶嘶”的声音。氧的比例越大、火焰则越短，响声也越大。

氧化焰的最高温度高于中性焰。由于存在过剩的游离氧，故具有氧化性。若用来焊接钢，焊缝将产生大量的氧化物和气孔。同时熔池会发生剧烈沸腾，使焊缝金属变脆，故不适于焊接钢件，一般只用于焊接黄铜。