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防爆工具的防爆機理

2024-09-30

通常由鋼鐵材料制成的釬、鎬、錘、鉗、扳手、吊具等工具和設備在其激烈動作或失手跌落時發生的摩擦、撞擊火花是隱蔽的引爆火源，所以這些工具不能在爆炸危險場所使用。
在爆炸危險場所使用的工具（設備）必須由不發生摩擦、撞擊火花，甚至不能產生熾熱高溫表面的特種材料制成，這樣的工具稱為防爆工具。
鋼鐵材料具有較高的強度和硬度，適合于制造工具，而且鋼材的強度和硬度隨著含碳量的增加而提高。
然而對鋼鐵材料摩擦火花產生機理的研究結果表明，恰恰是鋼材中所含的碳是產生摩擦火花的根源。
為了消滅工具的摩擦、撞擊火花，人們把選材方向轉向了鋼材。

鋼材用作防爆工具，與鋼材比較有兩個顯著的不同點：
第一，不含碳。不會出現氧-鐵-碳反應鏈，所以不出現火花。
第二，鋼材的強度和硬度都比較低，導熱性又比鋼材高，發生摩擦或撞擊時，局部摩擦點會發生塑性變形而避免摩擦能量集中在個別接觸點上，加上材料的高導熱性，摩擦產生的熱量迅速分散到基體而減少摩擦撞擊點出現熾熱高溫的危險。
以上兩點就是鋼材（銅合金）工具的防爆機理。
然而，純銅的強度和硬度太低，不能直接用做工具，需要添加適當的元素如鈹、鋁、鈦、鎳、鎂等熔煉成銅基合金以提高其強度和硬度。
但當強度和硬度提高后，前述鋼材在防爆工具上的第二個特點就有削弱或消失的危險。于是，人們又進一步探討"兩全其美"的技術途徑。
這就是要求所配制的銅基合金在室溫下具有高的強度和硬度，一旦受到摩擦、撞擊，溫度上升到一定程度，銅基合金的金相組織就發生相變而轉化為低強度并出現塑性變形甚至磨損剝寓。
這時局部摩擦面上的金屬摩擦抗力下降，摩擦、撞擊的最高溫度就被限制在合金相變溫度之下，成為不能點燃爆炸性混合物的防爆合金。國外稱為非危險火花金屬。
現在工業上已有鉸青銅、鋁青銅、J892銅合金等多種銅基合金成功地應用于防爆工具上。

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