零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求(qiu)：
a. 固溶時效處理(li)性(xing)能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高頻表面(mian)感(gan)應淬火，硬度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零件常見的(de)失效形式及(ji)應(ying)具(ju)備的(de)性(xing)能
活塞桿在(zai)工作時，承(cheng)受(shou)高頻率的(de)返復拉壓(ya)應(ying)力，易產生疲勞斷裂；外表面與密封材料四氟乙烯(xi)進行快速多次摩擦，一旦磨損(sun)嚴重，會(hui)引起介(jie)質泄(xie)漏；其使用在(zai)含H2S成(cheng)分(fen)的(de)氣(qi)體介(jie)質中(zhong)，易遭受(shou)腐(fu)蝕。
因(yin)此(ci)，要(yao)求(qiu)活塞桿具有(you)耐腐蝕性(xing)、有(you)較好的基體強度及外表面的耐磨損性(xing)能。
2. 材(cai)料選用原則及(ji)熱處理方法選擇(ze)
活(huo)塞桿(gan)選用馬氏體(ti)沉淀(dian)硬化不銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有較好的抗H2S腐蝕性(xing)能，可滿足(zu)使用需要(yao)。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固(gu)溶和時效處理，可(ke)(ke)以獲得要求(qiu)的(de)力學性能(neng)，保(bao)證活塞(sai)桿的(de)整體強度。采(cai)用高(gao)頻表面(mian)感應淬火，可(ke)(ke)以保(bao)證工件表面(mian)的(de)硬度，從而提(ti)高(gao)耐磨性能(neng)和抗疲(pi)勞性能(neng)。
3. 零件主要加工(gong)工(gong)序
鍛(duan)造(zao)－過(guo)時(shi)效處(chu)理(li)（A)-粗加(jia)工(gong)－固(gu)溶處(chu)理(li)（B)-機(ji)(ji)加(jia)工(gong)－時(shi)效處(chu)理(li)（C)-檢(jian)查(cha)性能－機(ji)(ji)加(jia)工(gong)－高頻表面淬(cui)火、回火（D)-磨加(jia)工(gong)－修(xiu)整－檢(jian)查(cha)。
4. 熱處理工藝分析及(ji)應注意問題
a. 過(guo)時效處(chu)理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)(jian)(jian)經鍛(duan)造冷卻后，有(you)(you)較(jiao)大的(de)(de)應(ying)力和較(jiao)高的(de)(de)硬(ying)度，不便于機械加工，組織(zhi)中具(ju)有(you)(you)較(jiao)大的(de)(de)合(he)(he)金元(yuan)素過飽(bao)和度，看定性較(jiao)差(cha)。所以，對鍛(duan)件(jian)(jian)(jian)應(ying)進(jin)行過時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)（即高于正常(chang)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫度的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)）。通(tong)過過時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)，基(ji)體(ti)中的(de)(de)合(he)(he)金元(yuan)素充分出(chu)(chu)，析出(chu)(chu)質點長大，使組織(zhi)處(chu)于穩定狀態，鍛(duan)件(jian)(jian)(jian)硬(ying)度達到(dao)較(jiao)低(di)包(bao)度，應(ying)力基(ji)本(ben)消(xiao)除，便于機械加工，并為固溶(rong)處(chu)理(li)作好組織(zhi)準(zhun)備。具(ju)體(ti)工藝見圖8-8。
經研究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)在630~640℃時(shi)效，將獲得(de)最低的硬(ying)度，溫(wen)度再提高(gao)，冷(leng)卻后的組(zu)織中可(ke)(ke)能因產生(sheng)馬氏體組(zu)織而提高(gao)硬(ying)度并降低了組(zu)織穩定(ding)性。過(guo)時(shi)效的保(bao)溫(wen)時(shi)間應適當長一些，以保(bao)證析出相(xiang)充分(fen)析出。過(guo)時(shi)效處理(li)可(ke)(ke)采用(yong)空冷(leng)。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)經過(guo)過(guo)時(shi)效處理(li)后，硬(ying)度一般不大于280HB。
b. 固(gu)溶(rong)處(chu)理
固溶處理是馬氏體(ti)沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)銹鋼強化的重要(yao)環節(jie)。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞(sai)桿固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)工(gong)藝見(jian)圖8-9。將鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)的鉻、鎳(nie)、鈮、銅等合(he)金元(yuan)素充分地固(gu)溶(rong)在(zai)奧氏(shi)體基(ji)體中(zhong)，再以(yi)較(jiao)快的速度冷卻，這(zhe)些(xie)元(yuan)素便以(yi)過飽和狀態保(bao)留在(zai)基(ji)體組織中(zhong)，在(zai)以(yi)后的時效過程中(zhong)析(xi)出并(bing)使鋼得到強化。固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)用水(shui)冷卻似乎(hu)更好一些(xie)，但曾發生過固(gu)溶(rong)水(shui)冷產生裂紋(wen)的事例，這(zhe)個活塞(sai)桿的有(you)效截面不大，用油冷完全(quan)可以(yi)滿足要求。
c. 時(shi)效處理
時效處(chu)理是(shi)馬(ma)氏體(ti)(ti)沉淀硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼強化(hua)的又一個關鍵工序。通過時效處(chu)理，使在(zai)固(gu)溶處(chu)理時過飽和溶于奧(ao)氏體(ti)(ti)中的合金(jin)元素，特別是(shi)銅(tong)、鈮以(yi)質點(dian)形式充分析出(chu)，使鋼得(de)到(dao)(dao)強化(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依據(ju)對強度(du)等級要(yao)(yao)求(qiu)的不(bu)同(tong)，常有幾種不(bu)同(tong)的時效溫度(du)，根據(ju)活塞桿強度(du)和力學性能的要(yao)(yao)求(qiu)，采(cai)用610℃加熱(re)溫度(du)是(shi)合適的，一般時效的保(bao)溫時間(jian)不(bu)低(di)于4h,以(yi)保(bao)證析出(chu)相的充分析出(chu)，達到(dao)(dao)最佳的強化(hua)效果。具(ju)體(ti)(ti)工藝見圖(tu)8-10。
這(zhe)(zhe)里將固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)和(he)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)分開敘(xu)述，而沒有(you)像馬氏體不銹鋼(gang)調(diao)質那樣，將淬火和(he)回火同時(shi)(shi)(shi)(shi)敘(xu)述，是(shi)想說(shuo)明一個問(wen)題，對于馬氏體沉淀硬(ying)(ying)化不銹鋼(gang)，固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)直(zhi)接進(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，還是(shi)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)進(jin)(jin)行(xing)機(ji)加(jia)(jia)工(gong)再進(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，這(zhe)(zhe)可根據零(ling)部件(jian)(jian)特征及要求(qiu)的時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)度來考慮。例如，如果要求(qiu)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的強(qiang)度等級高(gao)，即經(jing)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的硬(ying)(ying)度高(gao)，則(ze)最(zui)好(hao)在固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)具有(you)較低硬(ying)(ying)度的情況(kuang)下進(jin)(jin)行(xing)機(ji)械(xie)(xie)加(jia)(jia)工(gong)，把大量的機(ji)械(xie)(xie)加(jia)(jia)工(gong)量完成，在留(liu)有(you)極少量的加(jia)(jia)工(gong)余(yu)量條(tiao)件(jian)(jian)下進(jin)(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)為(wei)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬(ying)(ying)度很高(gao)，難以進(jin)(jin)行(xing)大量的機(ji)械(xie)(xie)加(jia)(jia)工(gong)。若采(cai)用這(zhe)(zhe)種程序，需注意的一個商題是(shi)，一旦時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)性(xing)能達(da)不到(dao)要求(qiu)，則(ze)無法(fa)再重新進(jin)(jin)行(xing)固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)為(wei)加(jia)(jia)工(gong)余(yu)量少，滿足不了固(gu)(gu)溶(rong)(rong)變形的要求(qiu)。解決這(zhe)(zhe)種問(wen)題的辦(ban)法(fa)，可以在固(gu)(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)對試件(jian)(jian)進(jin)(jin)行(xing)模擬時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，先確認工(gong)件(jian)(jian)時(shi)(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的性(xing)能水平。
另一種(zhong)情(qing)況是要(yao)求的時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)后的強度(du)等級較低(di)(di)(di)，硬度(du)低(di)(di)(di)于固溶處(chu)(chu)理(li)后的硬度(du)，則可在工(gong)件固溶處(chu)(chu)理(li)后直(zhi)接(jie)進行(xing)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)，再進行(xing)機械加工(gong)，這(zhe)不但能(neng)提(ti)高加工(gong)效(xiao)(xiao)率，而且還減少了(le)冷熱(re)工(gong)序間的周(zhou)轉次(ci)數，方便生產。如果(guo)采用這(zhe)種(zhong)程序，最(zui)好在機械加工(gong)后進行(xing)一次(ci)低(di)(di)(di)于時(shi)效(xiao)(xiao)溫度(du)的消(xiao)除應力處(chu)(chu)理(li)。
d. 高頻表(biao)面(mian)淬火
活塞桿(gan)高頻表(biao)面淬(cui)火(huo)(huo)部位是在外(wai)圓表(biao)面，圖8-7所示(shi)的(de)長度約1600mm的(de)部位。采用(yong)連續加熱(re)淬(cui)火(huo)(huo)方式。工件旋轉，感應器加熱(re)并同時(shi)噴(pen)水冷卻。
感(gan)應器(qi)選擇：選用外圓連續加熱淬火感(gan)應器(qi)。感(gan)應器(qi)內(nei)孔直徑為(wei)110mm,與工件外表面(mian)間隙2.5mm,感(gan)應器(qi)高度為(wei)7mm。
加熱溫(wen)度：1060~1080℃。
工件淬火長度總加熱時間：460s(工件相對感應器移(yi)動速(su)度約為3.5mm/s).
工(gong)件旋轉速(su)度：40~50r/min.
淬火(huo)冷卻：噴水冷卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷。
活塞桿采用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)(gang)，高(gao)(gao)頻(pin)(pin)表面淬(cui)火采用水冷(leng)卻不(bu)必(bi)擔心(xin)淬(cui)火裂(lie)紋，其(qi)原因參見3Cr13不(bu)銹鋼(gang)(gang)軸套(tao)高(gao)(gao)頻(pin)(pin)表面淬(cui)火相關內容。
活(huo)塞桿(gan)高(gao)頻(pin)表面淬(cui)(cui)火硬(ying)度(du)檢查可用表面洛氏硬(ying)度(du)計或(huo)里氏硬(ying)度(du)計。如果還要檢查淬(cui)(cui)硬(ying)深(shen)度(du)或(huo)金相組織(zhi)，則(ze)應采(cai)用一定長度(du)的(de)(de)與(yu)活(huo)塞桿(gan)淬(cui)(cui)火處(chu)外圓相同尺寸(cun)的(de)(de)試件(jian)，該試件(jian)應與(yu)實際(ji)工件(jian)進行(xing)相同的(de)(de)熱處(chu)理(li)過程和相同的(de)(de)高(gao)頻(pin)淬(cui)(cui)火方(fang)法(fa)。
