火焰加热表面淬火是将大口径不锈钢管置于强烈的火焰中进行加热，使其表面温度迅速达到淬火温度后，急速用水或水溶液进行冷却，从而获得预期的硬度和硬化层深度的一种表面淬火法。

火焰加热表面淬火的优点是：

1)设备简单，使用方便，成本低。

2)不受大口径不锈钢管体积大小限制，可灵活移动使用。

3)淬火后表面清洁，无氧化、脱碳现象，变形也小。

但是，火焰淬火是依靠温度达3000℃的强烈火焰加热，大口径不锈钢管表面容易过热，而且影响硬化层质量的因素比较复杂，这些又限制了火焰淬火的广泛使用。尽管如此，从经济效果技术上的可能性和当地生产条件等方面考虑，在某些情况下它比感应加热淬火更为有利（特别对重型机械、冶金机械、矿山机械等及中小型企业）．

火焰淬火最常用的是乙炔—氧焰。其它气体燃料如天燃气、焦炉煤气、石油气或液体燃料—煤油等都可以使用。

火焰淬火一般均采用特别的火焰喷嘴。乙炔和氧混合后经喷嘴喷出而燃烧。燃烧的火焰根据乙炔和氧过剩的情况，可分为还原焰、中性焰或氧化焰。图9-34示意说明中性焰的组成和沿火焰长度温度分布的情况。其中，还原区温度最高（一般距焰心顶端2-3毫米处温度达到最高值）；在操作时应尽量利用这个高温区加热大口径不锈钢管。乙炔与氧的混合比例对火焰燃烧温度的影响很大。图9-35表明乙炔—氧焰的温度与其混合比的关系。由图可知：对于中性火焰即O2与C2H2的体积比c=1时，当c值略有波动，将引起火焰温度产生很大的变化；而当c值在1～1.5之间时，c值有些波动，也只引起火焰温度产生很小的变化。  火焰温度稳定的程度，将直接影响大口径不锈钢管加热表面层的加热温度与深度的变化，对硬化层质量是有很大影响的。c值在1～1.5之间的火焰具有高的温度和温度稳定性，所以在操作过程中，c值偶然变动时也要很好地控制火焰温度。最常使用的氧—乙炔比例是在1.15～1.25之间。在此比例下火焰焰心呈蓝色，端部形状为光滑圆弧形，火焰显得有力，且具有明显的三个燃烧区。如果乙炔过剩，火焰变长（色彩转红有微量浓烟，核心变长），整个火焰显得无力。如氧过多，焰心较淡，并且形成尖形，焰心形状缩短，火焰显得白亮耀眼，整个火焰色彩由浅红变深紫色。淬火时会使大口径不锈钢管表面氧化，并温度过高易使大口径不锈钢管过热或发生淬裂。

根据大口径不锈钢管淬火表面的形状、大小及对表面淬火的要求，火焰淬火基本操作方法可归纳为四种，如图9-36所示。

图9-37表示出在用乙炔—氧焰加热大口径不锈钢管时，表面温度随时间的变化。在加热时最高温度可达1250℃，此时如果喷水孔距离太近，淬火温度就太高，变形就大，而且水花的飞溅将容易灭火或产生回击现象。如果距离太远，则表面温度向大口径不锈钢管内表面扩散，使硬化层深度增大或表面温度降低太多而不能淬硬。所以喷嘴加热大口径不锈钢管表面后停顿5-6秒钟，表面温度降低到850℃左右，再喷水冷却可以获得较好的质量。此时喷水孔与喷火孔的距离大致在10- 15毫米之间。

喷嘴与大口径不锈钢管相对移动的速度一般在50～150毫米／分之间。其快慢由硬化层深度、钢的成分以及喷嘴与大口径不锈钢管淬火表面之间的距离大小所决定，并通过改变加热延续时间来调整。在操作过程中，应保持运动平稳均匀，以保证大口径不锈钢管淬火质量的一致，各种型式的火焰淬火机床可以达到上述要求。

制订某一大口径不锈钢管加热规范的原则，首先是凭经验选择一个加热规程，然后逐一变更影响加热的因素，根据所得的宏观断口和显微组织及性能，再最后确定。

火焰淬火后，淬火表面不应当有过热、烧熔和裂纹，大口径不锈钢管的变形要在规定的技术要求以内。

经火焰淬火的大口径不锈钢管，都要进行回火处理或自行回火。回火温度为180～220℃，回火的保温时间为1-2小时。大口径不锈钢管淬火的表面经磨削后，最好在炉内进行第二次回火，温度同前次一样，时间可减少二分之一。采用这种回火规程，可使淬火应力进一步降低，而不影响表面硬度。

火焰淬火同感应加热淬火一样，变形是比较小的，它的变形规律和感应加热淬火相似。图9-38 (a)是扁平大口径不锈钢管经火焰淬火后变形的情况。为了减少淬火后的变形可将大口径不锈钢管预先加压成反弯曲形状，或把大口径不锈钢管置于循环水槽中，仅对露于水面上的大口径不锈钢管表面进行加热淬火。

轴类零件的火焰淬火一般采用联合法。环形喷嘴与环形冷却器联成一个整体，以一定的速度前进，大口径不锈钢管以一定的转速旋转，这些工艺参数调配适当，将能获得均匀分布的硬化层，深度可达3-6毫米。

对于模数小于3的小齿轮火焰应离开齿顶远些，一面旋转一面加热，牙齿全部被加热后在水中淬火。对于中模数齿轮和大模数齿轮，则采用逐步淬火法。

链轮的火焰淬火同齿轮一样。

对薄片刃具火焰淬火时，可在刃部两侧同时加热淬火，以防止弯曲变形。为了进一步减小变形，可将大口径不锈钢管除淬火部分之外都浸在水中进行淬火。