零(ling)件名稱：不銹鋼平衡套，見圖(tu)8-4.
材質(zhi)：3Cr13不(bu)銹(xiu)鋼
熱處理要求。
a. 調(diao)質(zhi)硬度(du)：241~285HB.
b. Φ105內孔離子滲(shen)氨。硬度(du)≥650HV;深(shen)度(du)≥0.3mm.
c. A面高頻感應加熱淬(cui)火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零(ling)件常(chang)見的失效形式(shi)及(ji)應具備(bei)的性(xing)能
平(ping)衡套(tao)(tao)是(shi)用(yong)以平(ping)衡軸向力的(de)(de)重要(yao)功能件(jian)，長期(qi)在180℃左(zuo)右具(ju)有一定腐蝕性(xing)(xing)能的(de)(de)水(shui)介質中工作，內孔(kong)與(yu)(yu)軸套(tao)(tao)有0.3mm的(de)(de)左(zuo)右間隙，A面(mian)與(yu)(yu)平(ping)衡盤正(zheng)常時有0.06~0.07mm的(de)(de)間隙。在設備啟動、停轉時，內孔(kong)及A面(mian)有可(ke)能與(yu)(yu)對應件(jian)接觸而磨(mo)損，又有高(gao)溫高(gao)速水(shui)流動沖刷(shua)，可(ke)能被沖蝕。一旦(dan)出(chu)現被磨(mo)損或沖蝕，將對設備的(de)(de)性(xing)(xing)能產生很大的(de)(de)影(ying)響。
因(yin)此，除要求平(ping)衡套有一(yi)定的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性，一(yi)定的(de)基體(ti)強度(du)外，尤其要求內孔及A面具(ju)(ju)有較高(gao)的(de)耐(nai)磨損、耐(nai)沖刷性能，即(ji)應具(ju)(ju)有較高(gao)的(de)硬(ying)度(du)。
2. 材料選(xuan)(xuan)用原則及熱處理(li)方法選(xuan)(xuan)擇(ze)
平衡(heng)套采用3Cr13馬氏體(ti)不銹鋼(gang)鍛件(jian)。3Cr13 鋼(gang)具有(you)一定的(de)(de)耐腐(fu)蝕性(xing)，可(ke)(ke)勝任在高(gao)(gao)(gao)溫(wen)水中的(de)(de)工作。3Cr13鋼(gang)可(ke)(ke)以(yi)通過(guo)調質處理(li)提高(gao)(gao)(gao)整(zheng)體(ti)強度，又可(ke)(ke)通過(guo)高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)感(gan)應(ying)淬(cui)火(huo)、離子(zi)滲氮(dan)等表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)熱處理(li)方法提高(gao)(gao)(gao)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硬度和耐磨性(xing)。Φ105mm內孔高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火(huo)難度大，采用離子(zi)滲氮(dan)，硬化(hua)層雖(sui)然較薄，但可(ke)(ke)滿足(zu)要(yao)求。而A面(mian)(mian)(mian)需要(yao)有(you)較厚的(de)(de)硬化(hua)層，且用高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火(huo)方便可(ke)(ke)行，比離子(zi)滲氮(dan)硬層厚，故采用高(gao)(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火(huo)。通過(guo)上述熱處理(li)手(shou)段，完全可(ke)(ke)以(yi)滿足(zu)工件(jian)的(de)(de)使用功(gong)能(neng)要(yao)求。
3. 零件主要(yao)加工工序(xu)
鍛造－退火(huo)（A)-粗加工－調(diao)質（B)-機加工－高(gao)溫(wen)時效（C)-加工（離子(zi)滲氮的內孔加工到尺寸，A表面(mian)留 0.2mm磨量(liang)）－離子(zi)滲氮（D)-A面(mian)表面(mian)淬火(huo)、回火(huo)（E)-磨A面(mian)－清理(li)－檢查。
4. 熱處理工藝(yi)分析及注意問題
a. 退火
見軸套(tao)退火(huo)
b. 調(diao)質
見軸套調(diao)質
c. 高溫時效
高(gao)(gao)溫(wen)時(shi)效的(de)目的(de)是(shi)為了較徹底地消(xiao)除或(huo)減少(shao)以前(qian)各加(jia)工(gong)工(gong)序產生的(de)應(ying)力(li)，即(ji)保證零件滲氮(dan)前(qian)不存在較大(da)的(de)應(ying)力(li)，防止零件滲氮(dan)時(shi)產生變形，實(shi)質上，高(gao)(gao)溫(wen)時(shi)效是(shi)作為離子滲氮(dan)前(qian)的(de)預(yu)處理工(gong)序。
高(gao)溫時(shi)效工藝(yi)見(jian)圖8-5.
高(gao)溫(wen)時效溫(wen)度(du)的(de)選定原則(ze)是(shi)，低于(yu)調(diao)(diao)質回(hui)火溫(wen)度(du)以下20~40℃,高(gao)于(yu)離(li)子滲(shen)氨溫(wen)度(du)。根據平衡(heng)套零(ling)(ling)件的(de)調(diao)(diao)質工藝(yi)和(he)離(li)子滲(shen)氮工藝(yi)，確定高(gao)溫(wen)時效溫(wen)度(du)為580~600℃,這樣，既可(ke)保(bao)持調(diao)(diao)質硬(ying)度(du)和(he)強度(du)基本不變(bian)，還可(ke)使零(ling)(ling)件具有(you)保(bao)證離(li)子滲(shen)氨時無殘余(yu)應力的(de)基本要求。
高(gao)溫時效采用爐(lu)冷至(zhi)400℃以下出爐(lu)，以盡量(liang)減少零件產生新的(de)應力。
d. 離子(zi)滲氮
該平衡套用100kV離子滲氮爐處(chu)理，爐的有效(xiao)空間約為(wei)ф600x1200(mm).
滲(shen)氮(dan)(dan)溫(wen)度(du)(du)選定為540~560℃,這個溫(wen)度(du)(du)是3Cr13馬氏體不銹鋼可滲(shen)氮(dan)(dan)的(de)中下限溫(wen)度(du)(du)，主(zhu)要考慮了平(ping)衡套根據調質回火溫(wen)度(du)(du)確定的(de)高(gao)溫(wen)時效溫(wen)度(du)(du)為580~560℃,離子滲(shen)氮(dan)(dan)溫(wen)度(du)(du)應低于(yu)高(gao)溫(wen)時效溫(wen)度(du)(du)。具(ju)體工藝見(jian)圖(tu)8-6。
3Cr13不(bu)銹鋼屬于高合金元素材料，滲氮速度偏慢(man)，所以，應采(cai)用較長的保溫時(shi)間。
平衡套屬薄壁(bi)易變形(xing)件(jian)(jian)，應適當控制升溫、降溫速(su)度和(he)出(chu)爐溫度，以保(bao)證零件(jian)(jian)具有較小的應力(li)和(he)滲氨(an)時(shi)的較小變形(xing)度。低于100℃出(chu)爐，還可保(bao)證零件(jian)(jian)表面不出(chu)現氧(yang)化而呈銀白色(se)。
在(zai)實(shi)際(ji)操作(zuo)中(zhong)，控制為較(jiao)小的電(dian)(dian)流和電(dian)(dian)壓，實(shi)現較(jiao)慢的升溫速度。
根據使用設備(bei)的(de)容積及實際(ji)裝爐(lu)量、工件有(you)效(xiao)表面積等因(yin)素，采用0.3m/h的(de)氨氣供(gong)給量。
該平衡套滲氮內孔(kong)為Φ105mm,高度為115mm,如此徑高比(bi)的內孔(kong)滲氮不(bu)必在(zai)孔(kong)內施(shi)加輔助陽極，也(ye)可獲得滿意的滲氮效果(guo)。
該零件的設計(ji)條(tiao)件只要求內孔離(li)子(zi)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)，但(dan)只內孔滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)時，大量(liang)非滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)面需(xu)屏蔽或(huo)采(cai)取其他防滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)措施，不僅增加(jia)了(le)操(cao)作的復雜性，還(huan)增加(jia)了(le)處理成本(ben)。而其他面離(li)子(zi)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)對使用并無(wu)不利影響，只是在冷加(jia)工工藝上適當考(kao)慮即可。經設計(ji)人(ren)員同(tong)意，實(shi)際滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)時是全(quan)部滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)。
設(she)計要求(qiu)高(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)感(gan)應淬(cui)(cui)(cui)火(huo)的A面(mian)，經離子(zi)滲氮(dan)(dan)后再進(jin)行高(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)加熱(re)(re)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)，不(bu)但對(dui)(dui)高(gao)(gao)頻(pin)處理(li)效(xiao)果(guo)和質量(liang)無不(bu)利影響，反而(er)有積極的作用(yong)，因為工件表(biao)(biao)面(mian)滲氮(dan)(dan)后，表(biao)(biao)面(mian)富集了高(gao)(gao)濃度(du)的氮(dan)(dan)元素，經高(gao)(gao)頻(pin)加熱(re)(re)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)后，獲得富氮(dan)(dan)的馬(ma)氏(shi)體組織(zhi)，使馬(ma)氏(shi)體更(geng)(geng)均勻(yun)、更(geng)(geng)細(xi)，具(ju)有更(geng)(geng)高(gao)(gao)的硬度(du)，對(dui)(dui)提高(gao)(gao)使用(yong)功能(neng)更(geng)(geng)有利。先離子(zi)滲氮(dan)(dan)再高(gao)(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)加熱(re)(re)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)，這是常(chang)采用(yong)的所謂“表(biao)(biao)面(mian)復合熱(re)(re)處理(li)”的方法之一。
平衡套離子滲氮(dan)后的硬度檢查可以在工件可檢面上進(jin)行，也可用同材質、同狀(zhuang)態、同爐(lu)(lu)處理的試塊(kuai)進(jin)行。如(ru)果檢查滲氮(dan)深度或金相(xiang)組(zu)織，則(ze)必須在同爐(lu)(lu)試塊(kuai)上進(jin)行。
離子滲氮滲層(ceng)較淺，進(jin)行硬度檢(jian)驗時(shi)應采用負荷不大于9.8N的(de)硬度檢(jian)測設備。
e. 高頻表面淬火
平衡套高頻表面(mian)淬火部(bu)位是內(nei)徑為180mm、外徑為220mm的圓環表面(mian)，即圖中的A面(mian)。采用連(lian)續加(jia)熱淬火方式(shi)，工(gong)件旋轉(zhuan)，感(gan)應器(qi)加(jia)熱并同時(shi)噴水冷卻。
感(gan)(gan)應(ying)器(qi)選擇：選用指型連(lian)續加熱淬火感(gan)(gan)應(ying)器(qi)，感(gan)(gan)應(ying)器(qi)有效加熱冷卻長度(du)(du)與A面寬(kuan)度(du)(du)（即圓(yuan)環(huan)面寬(kuan)度(du)(du)）相同，應(ying)為(wei)20mm,感(gan)(gan)應(ying)器(qi)加熱部(bu)分的(de)寬(kuan)度(du)(du)為(wei)7mm。
加熱溫度：1080~1100℃。
工件總加熱時(shi)(shi)間約(yue)為135s(即工件旋轉一周時(shi)(shi)間約(yue)為135s)
淬(cui)火(huo)冷(leng)卻(que)(que)：噴水冷(leng)卻(que)(que)。
回火：200~240℃,保溫(wen)1~1.5h.
如(ru)果(guo)設備功率(lv)足夠大，也可(ke)同時加熱淬火，采(cai)用(yong)圓(yuan)環形平面感應器加熱，浸水冷卻。
采用同時加熱(re)淬火(huo)(huo)方(fang)法(fa)可防(fang)止采用連續加熱(re)淬火(huo)(huo)方(fang)法(fa)時在淬火(huo)(huo)面頭尾(wei)銜接處的軟(ruan)帶(dai)，但對感應(ying)器(qi)(qi)平行度的要(yao)求更嚴(yan)格(ge)。平面感應(ying)加熱(re)時，應(ying)注意(yi)防(fang)止邊緣部分(fen)的過熱(re)和裂紋，需要(yao)在選用和制造感應(ying)器(qi)(qi)時予以考(kao)慮(lv)。
平衡套(tao)也是3Cr13馬氏體不銹鋼，所以，有關(guan)高頻表面(mian)淬(cui)火的注意事項參照軸套(tao)高頻表面(mian)淬(cui)火的有關(guan)說(shuo)明。
