零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求：
a. 固(gu)溶時(shi)效處理性能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處(chu)高頻(pin)表面感(gan)應(ying)淬(cui)火，硬(ying)度：45~50HRC;深(shen)度：1~1.5mm。
1. 零件常見的失效形式及應具(ju)備的性能
活塞桿在(zai)工作時，承(cheng)受(shou)高頻(pin)率的返復拉壓應力，易產生疲勞(lao)斷裂；外表面與密封材料四氟乙烯(xi)進(jin)行快速多次摩(mo)擦，一旦磨損(sun)嚴重，會引起介質泄漏；其使(shi)用在(zai)含H2S成(cheng)分的氣體介質中，易遭受(shou)腐蝕。
因(yin)此(ci)，要求活塞(sai)桿具(ju)有耐(nai)腐蝕性(xing)、有較好的基體強度及外表面(mian)的耐(nai)磨損性(xing)能。
2. 材料選用原則及(ji)熱處理方法選擇
活(huo)塞桿(gan)選用馬氏體沉(chen)淀(dian)硬化不銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有較(jiao)好的抗(kang)H2S腐蝕性能，可滿足使用需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶(rong)和(he)時效處理(li)，可(ke)以獲(huo)得要求的力學性(xing)能(neng)，保證(zheng)活(huo)塞(sai)桿的整體(ti)強度。采用高(gao)頻表面(mian)感應淬火(huo)，可(ke)以保證(zheng)工件表面(mian)的硬度，從而提高(gao)耐磨性(xing)能(neng)和(he)抗疲勞性(xing)能(neng)。
3. 零件主要加工工序(xu)
鍛造－過時效處(chu)(chu)理(li)（A)-粗加工(gong)－固溶處(chu)(chu)理(li)（B)-機(ji)加工(gong)－時效處(chu)(chu)理(li)（C)-檢查(cha)性能(neng)－機(ji)加工(gong)－高頻表(biao)面淬火、回火（D)-磨(mo)加工(gong)－修整(zheng)－檢查(cha)。
4. 熱處理工藝分析及應注意問題
a. 過(guo)時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)(jian)經鍛(duan)造冷卻(que)后，有(you)較(jiao)大的(de)應(ying)力和較(jiao)高(gao)的(de)硬度(du)(du)，不便(bian)于(yu)機械加(jia)工，組織中具(ju)有(you)較(jiao)大的(de)合金元素過飽和度(du)(du)，看定(ding)性(xing)較(jiao)差。所(suo)以，對(dui)鍛(duan)件(jian)(jian)應(ying)進行過時效(xiao)處理（即高(gao)于(yu)正常(chang)時效(xiao)溫(wen)度(du)(du)的(de)時效(xiao)處理）。通(tong)過過時效(xiao)處理，基體(ti)(ti)中的(de)合金元素充(chong)分出，析(xi)出質點長大，使組織處于(yu)穩定(ding)狀(zhuang)態，鍛(duan)件(jian)(jian)硬度(du)(du)達到較(jiao)低包度(du)(du)，應(ying)力基本消除，便(bian)于(yu)機械加(jia)工，并(bing)為固溶處理作好組織準(zhun)備(bei)。具(ju)體(ti)(ti)工藝見圖(tu)8-8。
經(jing)研(yan)究和實(shi)踐證明(ming)，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效，將獲(huo)得最(zui)低的硬度(du)，溫度(du)再提(ti)高，冷卻后(hou)的組(zu)織中可能因產生馬氏體組(zu)織而提(ti)高硬度(du)并降低了組(zu)織穩定(ding)性。過時(shi)效的保溫時(shi)間(jian)應適當長(chang)一(yi)些(xie)，以保證析(xi)出(chu)(chu)相充分析(xi)出(chu)(chu)。過時(shi)效處理可采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經(jing)過過時(shi)效處理后(hou)，硬度(du)一(yi)般不大(da)于280HB。
b. 固溶處理
固溶(rong)處理是馬氏體(ti)沉淀硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼強化的重要環(huan)節(jie)。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固(gu)溶處(chu)理工藝見圖8-9。將鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)的(de)(de)鉻、鎳、鈮、銅(tong)等(deng)合金元素充分地固(gu)溶在奧氏體(ti)(ti)基體(ti)(ti)中(zhong)，再以較快的(de)(de)速度冷(leng)(leng)卻，這些(xie)元素便以過飽和狀態保(bao)留在基體(ti)(ti)組織中(zhong)，在以后的(de)(de)時效(xiao)過程中(zhong)析出并使鋼得到強化。固(gu)溶處(chu)理用水冷(leng)(leng)卻似乎更(geng)好一些(xie)，但曾發(fa)生(sheng)過固(gu)溶水冷(leng)(leng)產生(sheng)裂紋的(de)(de)事(shi)例，這個(ge)活塞桿的(de)(de)有效(xiao)截面(mian)不大，用油冷(leng)(leng)完全可(ke)以滿(man)足要求。
c. 時效處(chu)理
時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理是(shi)馬氏體(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼(gang)強(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)又一(yi)個關鍵工序。通過(guo)(guo)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理，使(shi)在固(gu)溶(rong)處(chu)理時(shi)過(guo)(guo)飽和(he)溶(rong)于(yu)奧氏體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)合金元素，特(te)別是(shi)銅、鈮(ni)以質點形式充(chong)分析出(chu)，使(shi)鋼(gang)得到(dao)(dao)強(qiang)化(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依據對強(qiang)度(du)等級要求的(de)(de)(de)不(bu)同，常有幾(ji)種不(bu)同的(de)(de)(de)時(shi)效(xiao)(xiao)溫度(du)，根據活塞桿強(qiang)度(du)和(he)力學性能的(de)(de)(de)要求，采用610℃加熱溫度(du)是(shi)合適的(de)(de)(de)，一(yi)般時(shi)效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)保溫時(shi)間(jian)不(bu)低于(yu)4h,以保證析出(chu)相的(de)(de)(de)充(chong)分析出(chu)，達到(dao)(dao)最佳的(de)(de)(de)強(qiang)化(hua)效(xiao)(xiao)果(guo)。具(ju)體(ti)(ti)工藝見圖8-10。
這(zhe)里將(jiang)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)和時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)分開敘述，而沒有(you)像(xiang)馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼調質那樣，將(jiang)淬火和回火同時(shi)(shi)(shi)敘述，是(shi)(shi)想說明一個問題(ti)，對于馬(ma)氏(shi)體沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼，固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)直接進(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，還是(shi)(shi)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)進(jin)行(xing)機加(jia)(jia)工(gong)再進(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，這(zhe)可根(gen)據零部(bu)件(jian)(jian)特征及(ji)要(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)硬度來考(kao)慮。例如(ru)，如(ru)果要(yao)(yao)求(qiu)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)強度等級高(gao)，即(ji)經固(gu)溶(rong)(rong)(rong)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)硬度高(gao)，則(ze)(ze)最(zui)好在(zai)(zai)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)具有(you)較低(di)硬度的(de)(de)情況下進(jin)行(xing)機械加(jia)(jia)工(gong)，把(ba)大(da)量(liang)的(de)(de)機械加(jia)(jia)工(gong)量(liang)完(wan)成，在(zai)(zai)留有(you)極少量(liang)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)余(yu)量(liang)條件(jian)(jian)下進(jin)行(xing)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因(yin)為時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)后(hou)(hou)硬度很高(gao)，難以進(jin)行(xing)大(da)量(liang)的(de)(de)機械加(jia)(jia)工(gong)。若采用這(zhe)種(zhong)程序，需(xu)注意的(de)(de)一個商題(ti)是(shi)(shi)，一旦時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)性(xing)能達不(bu)到(dao)要(yao)(yao)求(qiu)，則(ze)(ze)無法再重新進(jin)行(xing)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因(yin)為加(jia)(jia)工(gong)余(yu)量(liang)少，滿足(zu)不(bu)了固(gu)溶(rong)(rong)(rong)變形的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)。解決這(zhe)種(zhong)問題(ti)的(de)(de)辦法，可以在(zai)(zai)固(gu)溶(rong)(rong)(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)對試件(jian)(jian)進(jin)行(xing)模擬時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，先確認工(gong)件(jian)(jian)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)性(xing)能水(shui)平。
另(ling)一種(zhong)情況(kuang)是要求的時效(xiao)處(chu)理后(hou)的強度(du)等級較低，硬度(du)低于固溶(rong)處(chu)理后(hou)的硬度(du)，則可在(zai)工(gong)件固溶(rong)處(chu)理后(hou)直接(jie)進(jin)行時效(xiao)處(chu)理，再進(jin)行機(ji)械加(jia)工(gong)，這(zhe)不但(dan)能提高加(jia)工(gong)效(xiao)率，而(er)且還(huan)減少了(le)冷熱工(gong)序(xu)(xu)間的周轉次(ci)數(shu)，方便生產。如果(guo)采用這(zhe)種(zhong)程(cheng)序(xu)(xu)，最好在(zai)機(ji)械加(jia)工(gong)后(hou)進(jin)行一次(ci)低于時效(xiao)溫度(du)的消除(chu)應(ying)力處(chu)理。
d. 高頻表(biao)面淬火
活塞桿高(gao)頻(pin)表面淬火部(bu)位是(shi)在外(wai)圓表面，圖8-7所(suo)示的長度約1600mm的部(bu)位。采用(yong)連續(xu)加熱(re)淬火方式。工件旋轉，感(gan)應器加熱(re)并(bing)同時噴水冷卻(que)。
感(gan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)選擇：選用外圓連續(xu)加(jia)熱(re)淬火感(gan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)。感(gan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)內孔直徑為(wei)110mm,與工件外表面(mian)間隙(xi)2.5mm,感(gan)應(ying)(ying)(ying)器(qi)高度(du)為(wei)7mm。
加(jia)熱溫(wen)度：1060~1080℃。
工件淬火長度總加(jia)熱時間：460s(工件相對(dui)感應器移(yi)動速度約為(wei)3.5mm/s).
工件旋轉速度：40~50r/min.
淬火(huo)冷卻：噴水(shui)冷卻。
回火：480℃,保(bao)溫2h,空冷(leng)。
活塞桿采(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬化不銹鋼，高(gao)(gao)頻(pin)表(biao)面(mian)淬火采(cai)用水(shui)冷卻(que)不必擔心淬火裂(lie)紋(wen)，其原(yuan)因(yin)參見3Cr13不銹鋼軸套高(gao)(gao)頻(pin)表(biao)面(mian)淬火相關(guan)內容(rong)。
活塞桿高頻(pin)表面(mian)(mian)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)硬(ying)(ying)度(du)檢查可(ke)用(yong)(yong)表面(mian)(mian)洛氏硬(ying)(ying)度(du)計(ji)或里氏硬(ying)(ying)度(du)計(ji)。如果還要檢查淬(cui)(cui)硬(ying)(ying)深度(du)或金相(xiang)組織，則應采用(yong)(yong)一定長度(du)的與活塞桿淬(cui)(cui)火(huo)(huo)處外圓相(xiang)同尺寸的試件(jian)，該試件(jian)應與實際工件(jian)進行(xing)相(xiang)同的熱處理過程和相(xiang)同的高頻(pin)淬(cui)(cui)火(huo)(huo)方法(fa)。
