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. 固溶時效處(chu)理性能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度(du)269~302HB。
b. 圖(tu)中Φ105mmx1600mm 處高頻表面感應淬火，硬度(du)：45~50HRC;深度(du)：1~1.5mm。
1. 零件(jian)常見(jian)的(de)失效(xiao)形式及應具(ju)備(bei)的(de)性能
活塞桿在工作時，承(cheng)受高頻率的返復拉壓應力，易產生(sheng)疲勞斷(duan)裂；外表面與密(mi)封材(cai)料(liao)四(si)氟(fu)乙(yi)烯進行(xing)快速多次摩擦(ca)，一旦磨損嚴重，會引起介質泄漏；其使用在含(han)H2S成(cheng)分的氣體介質中，易遭受腐蝕。
因(yin)此，要求活塞桿具有耐腐蝕性、有較(jiao)好的(de)基(ji)體強度及(ji)外表面的(de)耐磨(mo)損性能。
2. 材料(liao)選用(yong)原則及熱處(chu)理方(fang)法選擇
活塞桿選用(yong)馬氏(shi)體沉淀硬化不銹(xiu)鋼0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材料具有(you)較好的(de)抗H2S腐(fu)蝕(shi)性(xing)能，可滿(man)足使用(yong)需(xu)要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和(he)時(shi)效處理，可(ke)以獲(huo)得要(yao)求的(de)力學性(xing)能(neng)，保證活(huo)塞桿的(de)整體強度(du)。采用高頻表面感(gan)應(ying)淬火，可(ke)以保證工件表面的(de)硬度(du)，從(cong)而提高耐(nai)磨性(xing)能(neng)和(he)抗疲勞性(xing)能(neng)。
3. 零件主要(yao)加工工序
鍛造－過時(shi)效處(chu)理（A)-粗加(jia)工(gong)－固溶處(chu)理（B)-機加(jia)工(gong)－時(shi)效處(chu)理（C)-檢查(cha)性能(neng)－機加(jia)工(gong)－高頻表面淬火、回火（D)-磨(mo)加(jia)工(gong)－修(xiu)整－檢查(cha)。
4. 熱處理工藝分析及應注意問題
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經鍛造冷卻后，有較大的(de)應力和較高(gao)的(de)硬(ying)度(du)，不便于機(ji)械加(jia)工，組織中具有較大的(de)合金元(yuan)素(su)過(guo)飽和度(du)，看定性較差。所以，對鍛件(jian)應進行過(guo)時效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)（即高(gao)于正常時效(xiao)溫度(du)的(de)時效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)）。通過(guo)過(guo)時效(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)，基體中的(de)合金元(yuan)素(su)充分出，析出質點長大，使組織處(chu)(chu)于穩定狀態，鍛件(jian)硬(ying)度(du)達到較低包度(du)，應力基本(ben)消(xiao)除，便于機(ji)械加(jia)工，并(bing)為固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)作(zuo)好組織準備。具體工藝見圖8-8。
經研究和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效(xiao)，將獲得最(zui)低的(de)硬度(du)，溫(wen)度(du)再提高，冷卻(que)后(hou)的(de)組織中可(ke)能因(yin)產生(sheng)馬氏體組織而提高硬度(du)并降(jiang)低了組織穩定性。過時(shi)效(xiao)的(de)保溫(wen)時(shi)間應適當長(chang)一些，以(yi)保證析(xi)出相充分析(xi)出。過時(shi)效(xiao)處(chu)理可(ke)采用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件經過過時(shi)效(xiao)處(chu)理后(hou)，硬度(du)一般不大于280HB。
b. 固溶處理
固溶(rong)處理是馬氏體沉淀硬化(hua)不銹鋼強化(hua)的重(zhong)要環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞(sai)桿固溶(rong)處理(li)工藝(yi)見圖(tu)8-9。將鋼加熱到1040℃時，鋼中(zhong)的(de)鉻、鎳、鈮(ni)、銅(tong)等合金元素充分地(di)固溶(rong)在奧氏體基體中(zhong)，再以(yi)(yi)較快(kuai)的(de)速度冷卻，這些元素便以(yi)(yi)過飽和(he)狀態(tai)保(bao)留在基體組(zu)織中(zhong)，在以(yi)(yi)后的(de)時效過程中(zhong)析出并使(shi)鋼得到強化。固溶(rong)處理(li)用水冷卻似乎更好一些，但曾發(fa)生過固溶(rong)水冷產生裂紋的(de)事(shi)例(li)，這個活塞(sai)桿的(de)有效截面不大，用油冷完全可以(yi)(yi)滿足要求。
c. 時(shi)效處(chu)理
時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理是馬氏體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼強化(hua)的(de)又一個(ge)關鍵(jian)工序。通過時(shi)(shi)(shi)效(xiao)處(chu)理，使在固(gu)溶(rong)處(chu)理時(shi)(shi)(shi)過飽(bao)和溶(rong)于奧氏體中的(de)合金元(yuan)素，特別(bie)是銅、鈮(ni)以質點形式(shi)充分(fen)析(xi)(xi)出(chu)，使鋼得(de)到強化(hua)。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼，依據對強度(du)等(deng)級要求(qiu)的(de)不同，常有幾種不同的(de)時(shi)(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)，根據活塞桿強度(du)和力學性能(neng)的(de)要求(qiu)，采用610℃加(jia)熱溫度(du)是合適的(de)，一般時(shi)(shi)(shi)效(xiao)的(de)保溫時(shi)(shi)(shi)間不低(di)于4h,以保證(zheng)析(xi)(xi)出(chu)相的(de)充分(fen)析(xi)(xi)出(chu)，達到最(zui)佳的(de)強化(hua)效(xiao)果。具(ju)體工藝見圖(tu)8-10。
這(zhe)里將固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)和(he)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)分(fen)開敘述(shu)，而沒有像馬氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)調質(zhi)那樣，將淬火和(he)回(hui)火同時(shi)敘述(shu)，是(shi)(shi)想說明一(yi)個問(wen)題(ti)，對于馬氏(shi)體沉淀硬(ying)化不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后直接進(jin)(jin)(jin)行時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，還是(shi)(shi)固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后進(jin)(jin)(jin)行機加(jia)工(gong)(gong)再(zai)進(jin)(jin)(jin)行時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，這(zhe)可根據零部件特征及(ji)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)的(de)時(shi)效(xiao)(xiao)硬(ying)度來考(kao)慮。例(li)如(ru)，如(ru)果要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后的(de)強度等級高(gao)，即經固(gu)(gu)溶(rong)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后的(de)硬(ying)度高(gao)，則最好在固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后具有較低硬(ying)度的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)(jin)(jin)行機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)，把大量(liang)的(de)機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)量(liang)完成(cheng)，在留(liu)有極少(shao)量(liang)的(de)加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)條件下(xia)進(jin)(jin)(jin)行時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因為(wei)時(shi)效(xiao)(xiao)后硬(ying)度很高(gao)，難以(yi)進(jin)(jin)(jin)行大量(liang)的(de)機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)。若(ruo)采用這(zhe)種(zhong)程(cheng)序，需注意的(de)一(yi)個商(shang)題(ti)是(shi)(shi)，一(yi)旦(dan)時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后性能達不到要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)，則無法再(zai)重新進(jin)(jin)(jin)行固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，因為(wei)加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)少(shao)，滿足(zu)不了固(gu)(gu)溶(rong)變(bian)形的(de)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)(qiu)。解決這(zhe)種(zhong)問(wen)題(ti)的(de)辦法，可以(yi)在固(gu)(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后對試件進(jin)(jin)(jin)行模擬時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)，先確認工(gong)(gong)件時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)理(li)(li)(li)后的(de)性能水平。
另一種情況是要求的時效(xiao)處(chu)理后的強度(du)等級較低，硬度(du)低于固溶處(chu)理后的硬度(du)，則可在工件固溶處(chu)理后直(zhi)接進(jin)行時效(xiao)處(chu)理，再(zai)進(jin)行機械加工，這不但能提高加工效(xiao)率(lv)，而(er)且(qie)還(huan)減少了冷熱工序間的周轉次數，方便生(sheng)產。如(ru)果采(cai)用這種程序，最好在機械加工后進(jin)行一次低于時效(xiao)溫(wen)度(du)的消(xiao)除應力處(chu)理。
d. 高頻(pin)表面淬火
活塞桿高(gao)頻表面(mian)淬火部位是在外圓表面(mian)，圖8-7所示的長度約1600mm的部位。采用連續加熱淬火方式。工件旋轉，感應器(qi)加熱并同時噴(pen)水冷卻。
感應(ying)器(qi)選擇：選用外(wai)圓連(lian)續加熱淬火感應(ying)器(qi)。感應(ying)器(qi)內孔(kong)直(zhi)徑為(wei)110mm,與工件外(wai)表面間(jian)隙2.5mm,感應(ying)器(qi)高度為(wei)7mm。
加熱(re)溫度：1060~1080℃。
工(gong)件淬火長度(du)總加熱時(shi)間：460s(工(gong)件相對感應器移(yi)動速度(du)約(yue)為(wei)3.5mm/s).
工件旋轉速(su)度(du)：40~50r/min.
淬火冷(leng)卻：噴水冷(leng)卻。
回火：480℃,保(bao)溫2h,空冷。
活(huo)塞桿采(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體(ti)沉淀硬化不(bu)銹鋼，高頻(pin)表面淬火采(cai)用水冷卻不(bu)必擔心淬火裂(lie)紋，其原因參見3Cr13不(bu)銹鋼軸套高頻(pin)表面淬火相關內(nei)容。
活塞桿高頻表面(mian)淬火(huo)硬度(du)檢查可用表面(mian)洛(luo)氏(shi)硬度(du)計或里氏(shi)硬度(du)計。如(ru)果還(huan)要檢查淬硬深(shen)度(du)或金相組織，則應采用一定長度(du)的與活塞桿淬火(huo)處(chu)(chu)外圓相同(tong)尺寸(cun)的試件，該試件應與實際工件進行(xing)相同(tong)的熱(re)處(chu)(chu)理(li)過程(cheng)和相同(tong)的高頻淬火(huo)方法。
