零(ling)件名稱(cheng)：不銹鋼平衡套，見圖8-4.
材(cai)質：3Cr13不銹(xiu)鋼
熱處理(li)要(yao)求。
a. 調質硬度：241~285HB.
b. Φ105內孔離(li)子滲氨(an)。硬(ying)度(du)≥650HV;深度(du)≥0.3mm.
c. A面高頻(pin)感應加熱淬火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零(ling)件常見的失(shi)效形式及應(ying)具備的性能
平(ping)衡套(tao)是用以平(ping)衡軸向力的重要(yao)功(gong)能(neng)(neng)件，長(chang)期(qi)在180℃左右(you)具有(you)一定腐(fu)蝕性能(neng)(neng)的水介質中工作，內(nei)孔與軸套(tao)有(you)0.3mm的左右(you)間(jian)隙(xi)，A面(mian)與平(ping)衡盤正常時有(you)0.06~0.07mm的間(jian)隙(xi)。在設備啟動(dong)(dong)、停(ting)轉(zhuan)時，內(nei)孔及A面(mian)有(you)可能(neng)(neng)與對應(ying)件接觸而磨損(sun)，又(you)有(you)高(gao)溫高(gao)速水流動(dong)(dong)沖(chong)刷，可能(neng)(neng)被沖(chong)蝕。一旦出(chu)現被磨損(sun)或沖(chong)蝕，將(jiang)對設備的性能(neng)(neng)產(chan)生很大的影響(xiang)。
因此，除要求平衡套有(you)一定的(de)耐腐蝕性，一定的(de)基體強度外，尤其要求內孔及A面具(ju)有(you)較(jiao)高的(de)耐磨損、耐沖刷性能，即應具(ju)有(you)較(jiao)高的(de)硬度。
2. 材料選用原則及(ji)熱(re)處理(li)方法選擇
平衡套采用(yong)3Cr13馬(ma)氏(shi)體(ti)不銹鋼鍛件(jian)(jian)。3Cr13 鋼具有一定(ding)的(de)耐腐蝕性(xing)，可(ke)(ke)(ke)勝任在高(gao)(gao)(gao)(gao)溫水中(zhong)的(de)工作。3Cr13鋼可(ke)(ke)(ke)以(yi)通(tong)過(guo)(guo)調質處理(li)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)整體(ti)強度，又可(ke)(ke)(ke)通(tong)過(guo)(guo)高(gao)(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)感應淬(cui)火(huo)(huo)、離子(zi)滲(shen)氮(dan)等表(biao)面(mian)熱(re)處理(li)方法提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)表(biao)面(mian)硬(ying)度和(he)耐磨性(xing)。Φ105mm內孔(kong)高(gao)(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)淬(cui)火(huo)(huo)難度大，采用(yong)離子(zi)滲(shen)氮(dan)，硬(ying)化(hua)層雖然較薄，但可(ke)(ke)(ke)滿足要(yao)求。而A面(mian)需要(yao)有較厚的(de)硬(ying)化(hua)層，且用(yong)高(gao)(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)淬(cui)火(huo)(huo)方便可(ke)(ke)(ke)行，比離子(zi)滲(shen)氮(dan)硬(ying)層厚，故(gu)采用(yong)高(gao)(gao)(gao)(gao)頻表(biao)面(mian)淬(cui)火(huo)(huo)。通(tong)過(guo)(guo)上述熱(re)處理(li)手(shou)段，完全可(ke)(ke)(ke)以(yi)滿足工件(jian)(jian)的(de)使用(yong)功能要(yao)求。
3. 零件(jian)主要加工(gong)工(gong)序
鍛造－退火（A)-粗加(jia)工(gong)－調質（B)-機加(jia)工(gong)－高溫時效（C)-加(jia)工(gong)（離子滲氮的內孔加(jia)工(gong)到(dao)尺(chi)寸，A表面(mian)留 0.2mm磨(mo)量）－離子滲氮（D)-A面(mian)表面(mian)淬火、回(hui)火（E)-磨(mo)A面(mian)－清理－檢查。
4. 熱(re)處理工藝分析及注意問題
a. 退火
見軸套(tao)退火(huo)
b. 調質
見軸套(tao)調質
c. 高溫時效
高(gao)溫時效的目(mu)的是為了較徹底地消除或減少(shao)以前各(ge)加工(gong)工(gong)序產生的應力，即保證(zheng)零件滲(shen)氮前不存(cun)在較大(da)的應力，防(fang)止零件滲(shen)氮時產生變形，實(shi)質(zhi)上，高(gao)溫時效是作為離子(zi)滲(shen)氮前的預處(chu)理工(gong)序。
高(gao)溫時(shi)效(xiao)工(gong)藝見圖8-5.
高溫(wen)(wen)時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)的選定原則是(shi)，低于(yu)調質回火溫(wen)(wen)度(du)(du)以下20~40℃,高于(yu)離子(zi)滲(shen)(shen)氨溫(wen)(wen)度(du)(du)。根據平(ping)衡套零(ling)件的調質工藝(yi)和離子(zi)滲(shen)(shen)氮工藝(yi)，確定高溫(wen)(wen)時(shi)(shi)效溫(wen)(wen)度(du)(du)為580~600℃,這樣(yang)，既可(ke)保持調質硬度(du)(du)和強度(du)(du)基本不(bu)變(bian)，還可(ke)使零(ling)件具有(you)保證(zheng)離子(zi)滲(shen)(shen)氨時(shi)(shi)無(wu)殘余應力的基本要求。
高溫(wen)時(shi)效(xiao)采(cai)用爐冷至400℃以(yi)(yi)下出爐，以(yi)(yi)盡量減少(shao)零件產生新的應力。
d. 離(li)子滲氮
該平(ping)衡套用100kV離(li)子滲(shen)氮爐(lu)(lu)處理，爐(lu)(lu)的有效空(kong)間約為ф600x1200(mm).
滲氮(dan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)選定為(wei)540~560℃,這個溫(wen)(wen)(wen)度(du)是3Cr13馬氏體不銹鋼可滲氮(dan)的中下限溫(wen)(wen)(wen)度(du)，主(zhu)要考慮了平(ping)衡套根(gen)據調質回(hui)火(huo)溫(wen)(wen)(wen)度(du)確定的高(gao)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)580~560℃,離子滲氮(dan)溫(wen)(wen)(wen)度(du)應低于高(gao)溫(wen)(wen)(wen)時(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)。具體工(gong)藝見(jian)圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于(yu)高合金元(yuan)素材料，滲氮(dan)速度(du)偏慢，所以(yi)，應采(cai)用(yong)較(jiao)長的保溫時間。
平衡(heng)套屬薄壁易變形件，應適當控制升溫、降溫速度(du)和出(chu)爐(lu)溫度(du)，以保證零件具有(you)較小(xiao)的應力(li)和滲氨時的較小(xiao)變形度(du)。低于100℃出(chu)爐(lu)，還(huan)可保證零件表面不出(chu)現氧化而(er)呈銀白(bai)色。
在實際操作中，控制為較小的(de)電流和電壓，實現較慢(man)的(de)升溫速度。
根據使用(yong)設(she)備(bei)的容積(ji)及實際裝爐量、工(gong)件有(you)效表面積(ji)等因素，采用(yong)0.3m/h的氨氣供(gong)給量。
該平衡(heng)套滲(shen)氮(dan)內(nei)孔為Φ105mm,高(gao)度為115mm,如此(ci)徑(jing)高(gao)比(bi)的內(nei)孔滲(shen)氮(dan)不(bu)必在孔內(nei)施加輔助陽極，也可獲得滿意的滲(shen)氮(dan)效果。
該零件的(de)設計條件只(zhi)要(yao)求內(nei)孔離子滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)，但(dan)只(zhi)內(nei)孔滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)時，大量非(fei)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)面需(xu)屏蔽或(huo)采(cai)取其他(ta)防(fang)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)措施，不僅增加(jia)了(le)操作的(de)復(fu)雜性，還(huan)增加(jia)了(le)處理成本。而(er)其他(ta)面離子滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)對使用并無不利影響，只(zhi)是(shi)在冷加(jia)工(gong)工(gong)藝上(shang)適(shi)當考(kao)慮(lv)即可。經設計人員同意(yi)，實(shi)際滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)時是(shi)全(quan)部滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)。
設計要求高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)感(gan)應淬火的(de)A面(mian)(mian)，經離子滲氮(dan)(dan)后(hou)再(zai)進行高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)淬火，不但對(dui)(dui)高(gao)(gao)(gao)頻處(chu)理效果和質量無不利(li)影響，反而(er)有(you)積極的(de)作用(yong)，因為(wei)工件(jian)表(biao)(biao)面(mian)(mian)滲氮(dan)(dan)后(hou)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)富集了高(gao)(gao)(gao)濃度的(de)氮(dan)(dan)元素，經高(gao)(gao)(gao)頻加(jia)熱(re)淬火后(hou)，獲得富氮(dan)(dan)的(de)馬氏(shi)(shi)體組織，使(shi)馬氏(shi)(shi)體更均勻、更細，具有(you)更高(gao)(gao)(gao)的(de)硬度，對(dui)(dui)提高(gao)(gao)(gao)使(shi)用(yong)功(gong)能更有(you)利(li)。先離子滲氮(dan)(dan)再(zai)高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)淬火，這(zhe)是常采用(yong)的(de)所謂(wei)“表(biao)(biao)面(mian)(mian)復合熱(re)處(chu)理”的(de)方法之一。
平衡套離子滲氮后的(de)(de)硬(ying)度(du)檢(jian)查可(ke)以在(zai)工(gong)件可(ke)檢(jian)面上進(jin)(jin)行(xing)，也可(ke)用(yong)同(tong)材質(zhi)、同(tong)狀態、同(tong)爐(lu)處理的(de)(de)試(shi)塊進(jin)(jin)行(xing)。如果(guo)檢(jian)查滲氮深度(du)或金相(xiang)組織，則必須在(zai)同(tong)爐(lu)試(shi)塊上進(jin)(jin)行(xing)。
離子滲(shen)氮滲(shen)層較淺，進行硬度檢(jian)驗(yan)時應采用負荷不大(da)于9.8N的(de)硬度檢(jian)測(ce)設(she)備。
e. 高頻表(biao)面(mian)淬火(huo)
平衡套高(gao)頻表面(mian)淬火(huo)部位是內徑為180mm、外徑為220mm的圓環表面(mian)，即圖中的A面(mian)。采(cai)用連續加(jia)熱淬火(huo)方式，工件旋轉(zhuan)，感應(ying)器加(jia)熱并同(tong)時(shi)噴水冷卻。
感應(ying)(ying)器選擇(ze)：選用指型連(lian)續加熱淬火感應(ying)(ying)器，感應(ying)(ying)器有效加熱冷卻(que)長度(du)(du)與A面寬(kuan)度(du)(du)（即圓(yuan)環面寬(kuan)度(du)(du)）相同，應(ying)(ying)為20mm,感應(ying)(ying)器加熱部分的寬(kuan)度(du)(du)為7mm。
加熱溫度(du)：1080~1100℃。
工(gong)件總加(jia)熱時間約為135s(即工(gong)件旋轉一周時間約為135s)
淬火冷卻：噴水冷卻。
回(hui)火：200~240℃,保溫1~1.5h.
如(ru)果設備功(gong)率足夠大，也可同時加熱淬火，采用圓環形平面感(gan)應器加熱，浸(jin)水冷(leng)卻。
采(cai)用同時加熱淬火(huo)方法可防止(zhi)采(cai)用連續加熱淬火(huo)方法時在淬火(huo)面頭尾銜接(jie)處的軟帶，但對感(gan)應器平(ping)行度的要求更嚴格(ge)。平(ping)面感(gan)應加熱時，應注(zhu)意(yi)防止(zhi)邊緣部分的過熱和(he)裂紋，需要在選(xuan)用和(he)制造感(gan)應器時予以考(kao)慮。
平衡套也是3Cr13馬氏體不銹鋼(gang)，所以(yi)，有關(guan)高頻表(biao)面(mian)淬火(huo)的注意事項參照軸套高頻表(biao)面(mian)淬火(huo)的有關(guan)說明。
