零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材(cai)質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱處理要求：
a. 固溶時(shi)效處理(li)性(xing)能：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高頻(pin)表面感應(ying)淬火，硬度(du)：45~50HRC;深度(du)：1~1.5mm。
1. 零件常見的失(shi)效(xiao)形式及應具備的性能
活塞桿在工作時，承受高頻率的返(fan)復拉壓應(ying)力(li)，易(yi)產生疲勞斷裂；外表面與密(mi)封材(cai)料四(si)氟乙烯進行快速多次(ci)摩擦，一旦磨損嚴(yan)重(zhong)，會引起介(jie)質泄漏；其使(shi)用在含H2S成分的氣體介(jie)質中，易(yi)遭受腐(fu)蝕。
因此，要求(qiu)活塞(sai)桿(gan)具有(you)耐腐蝕性、有(you)較好的(de)基體強度及外表面的(de)耐磨損性能(neng)。
2. 材料選用原則及熱處理方(fang)法選擇
活塞桿選用馬氏體沉淀硬化不銹鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該材(cai)料具有較好(hao)的(de)抗H2S腐蝕性能(neng)，可(ke)滿足使用需要(yao)。
0Cr17Ni4Cu4Nb經(jing)過固溶和(he)時效處(chu)理，可(ke)(ke)以(yi)獲得要求的力學性能，保證(zheng)活塞桿的整體強度(du)。采用高頻表(biao)面感應淬火(huo)，可(ke)(ke)以(yi)保證(zheng)工(gong)件表(biao)面的硬度(du)，從而(er)提(ti)高耐磨(mo)性能和(he)抗疲(pi)勞性能。
3. 零件主要加工工序
鍛造－過(guo)時效處理（A)-粗加工－固溶處理（B)-機加工－時效處理（C)-檢查(cha)性能－機加工－高頻表面淬火、回火（D)-磨加工－修整－檢查(cha)。
4. 熱處理工(gong)藝(yi)分(fen)析及(ji)應注意問題
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經鍛造(zao)冷(leng)卻后，有較(jiao)大(da)的應(ying)力和(he)(he)較(jiao)高(gao)的硬度(du)(du)，不便(bian)于機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)，組織(zhi)中具(ju)有較(jiao)大(da)的合金(jin)元(yuan)素過飽和(he)(he)度(du)(du)，看定性(xing)較(jiao)差。所以(yi)，對鍛件應(ying)進行過時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)（即高(gao)于正常(chang)時(shi)效(xiao)(xiao)溫度(du)(du)的時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)）。通(tong)過過時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，基(ji)體中的合金(jin)元(yuan)素充分出，析出質點(dian)長大(da)，使組織(zhi)處(chu)于穩(wen)定狀態，鍛件硬度(du)(du)達(da)到較(jiao)低包度(du)(du)，應(ying)力基(ji)本消除，便(bian)于機(ji)(ji)械加(jia)工(gong)，并(bing)為固溶處(chu)理(li)(li)作(zuo)好組織(zhi)準備。具(ju)體工(gong)藝見圖8-8。
經研究(jiu)和實踐證(zheng)(zheng)明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時效，將獲得最低的硬(ying)度(du)，溫(wen)度(du)再提高，冷(leng)卻后(hou)(hou)的組織中可能因產生馬氏體(ti)組織而提高硬(ying)度(du)并降(jiang)低了組織穩(wen)定性。過(guo)時效的保(bao)溫(wen)時間應適當(dang)長(chang)一些，以保(bao)證(zheng)(zheng)析出(chu)相充分析出(chu)。過(guo)時效處理可采用空冷(leng)。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛(duan)件(jian)經過(guo)過(guo)時效處理后(hou)(hou)，硬(ying)度(du)一般不(bu)大于280HB。
b. 固溶處(chu)理
固溶處理是(shi)馬(ma)氏體沉淀硬化不銹鋼強(qiang)化的重要(yao)環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活塞桿固(gu)(gu)溶處理工藝見圖8-9。將鋼(gang)加熱到(dao)1040℃時，鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)鉻、鎳、鈮、銅等(deng)合金元(yuan)素(su)充(chong)分地(di)固(gu)(gu)溶在(zai)奧氏(shi)體基體中(zhong)(zhong)，再以(yi)較快的(de)(de)速度(du)冷卻，這(zhe)些元(yuan)素(su)便以(yi)過(guo)飽和(he)狀態保留在(zai)基體組織中(zhong)(zhong)，在(zai)以(yi)后的(de)(de)時效過(guo)程中(zhong)(zhong)析(xi)出并(bing)使鋼(gang)得到(dao)強化。固(gu)(gu)溶處理用水冷卻似乎更好一些，但曾(ceng)發生過(guo)固(gu)(gu)溶水冷產(chan)生裂紋的(de)(de)事例，這(zhe)個(ge)活塞桿的(de)(de)有效截(jie)面(mian)不(bu)大，用油(you)冷完(wan)全可(ke)以(yi)滿足要求。
c. 時效(xiao)處理
時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)是(shi)馬氏體沉淀硬化不銹鋼(gang)強(qiang)化的(de)(de)(de)(de)又(you)一(yi)個關鍵(jian)工(gong)序。通過時(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)(li)，使在固溶(rong)處(chu)理(li)(li)時(shi)過飽(bao)和溶(rong)于奧氏體中的(de)(de)(de)(de)合(he)金(jin)元素(su)，特別是(shi)銅、鈮以質點形式充分析出，使鋼(gang)得到強(qiang)化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依據對強(qiang)度等級要求(qiu)的(de)(de)(de)(de)不同(tong)，常有幾種不同(tong)的(de)(de)(de)(de)時(shi)效(xiao)(xiao)溫度，根(gen)據活塞桿(gan)強(qiang)度和力學(xue)性能的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)，采用(yong)610℃加熱(re)溫度是(shi)合(he)適的(de)(de)(de)(de)，一(yi)般時(shi)效(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)保(bao)溫時(shi)間(jian)不低于4h,以保(bao)證析出相(xiang)的(de)(de)(de)(de)充分析出，達到最佳的(de)(de)(de)(de)強(qiang)化效(xiao)(xiao)果。具體工(gong)藝見圖(tu)8-10。
這里將(jiang)固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)和時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)分開敘述(shu)，而沒有(you)像(xiang)馬氏體不銹鋼(gang)調質(zhi)那(nei)樣，將(jiang)淬(cui)火(huo)(huo)和回火(huo)(huo)同時(shi)(shi)敘述(shu)，是想(xiang)說明一(yi)個問題，對于(yu)馬氏體沉淀硬(ying)(ying)化不銹鋼(gang)，固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)直接(jie)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，還是固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)機加(jia)工再(zai)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，這可(ke)根據零(ling)部件特(te)征(zheng)及要(yao)(yao)(yao)求(qiu)的時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)度來考慮。例如，如果要(yao)(yao)(yao)求(qiu)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的強度等級高，即經固溶(rong)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的硬(ying)(ying)度高，則最(zui)好在固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)具(ju)有(you)較低硬(ying)(ying)度的情況下進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)機械加(jia)工，把大(da)量(liang)的機械加(jia)工量(liang)完成，在留有(you)極少量(liang)的加(jia)工余量(liang)條件下進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因為時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)后(hou)(hou)(hou)硬(ying)(ying)度很高，難以(yi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)大(da)量(liang)的機械加(jia)工。若采用(yong)這種程序，需注意的一(yi)個商題是，一(yi)旦時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)性能(neng)達不到要(yao)(yao)(yao)求(qiu)，則無法再(zai)重新進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，因為加(jia)工余量(liang)少，滿(man)足(zu)不了(le)固溶(rong)變(bian)形的要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。解決(jue)這種問題的辦法，可(ke)以(yi)在固溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)對試(shi)件進(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)模擬時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)，先確認工件時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)后(hou)(hou)(hou)的性能(neng)水(shui)平。
另(ling)一(yi)種情況是要求的(de)時效處理(li)后(hou)的(de)強度等級較低(di)，硬(ying)度低(di)于(yu)固溶(rong)處理(li)后(hou)的(de)硬(ying)度，則可在(zai)工(gong)件(jian)固溶(rong)處理(li)后(hou)直接進(jin)(jin)行時效處理(li)，再進(jin)(jin)行機(ji)械加(jia)工(gong)，這(zhe)(zhe)不(bu)但能提高加(jia)工(gong)效率，而(er)且還(huan)減少了冷熱工(gong)序間的(de)周轉次(ci)數(shu)，方便生產。如(ru)果采用這(zhe)(zhe)種程序，最(zui)好在(zai)機(ji)械加(jia)工(gong)后(hou)進(jin)(jin)行一(yi)次(ci)低(di)于(yu)時效溫(wen)度的(de)消除應力(li)處理(li)。
d. 高(gao)頻表面淬火
活(huo)塞桿(gan)高頻(pin)表面淬(cui)火部(bu)位是(shi)在(zai)外圓表面，圖8-7所示的長度約1600mm的部(bu)位。采用連續(xu)加(jia)熱淬(cui)火方式(shi)。工件(jian)旋(xuan)轉，感應器加(jia)熱并(bing)同(tong)時噴水冷(leng)卻。
感(gan)應(ying)器選擇(ze)：選用(yong)外圓連續(xu)加熱淬火感(gan)應(ying)器。感(gan)應(ying)器內孔直徑為110mm,與工件外表面間(jian)隙(xi)2.5mm,感(gan)應(ying)器高度為7mm。
加熱(re)溫度：1060~1080℃。
工件(jian)淬火(huo)長度總加熱時間：460s(工件(jian)相(xiang)對感應器(qi)移(yi)動速度約為3.5mm/s).
工(gong)件旋轉速度：40~50r/min.
淬火冷(leng)(leng)卻：噴水冷(leng)(leng)卻。
回火：480℃,保溫2h,空冷。
活塞桿采(cai)用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬(ying)化不銹(xiu)鋼(gang)，高(gao)頻表面(mian)淬火采(cai)用水冷卻不必擔心淬火裂紋，其原因參(can)見3Cr13不銹(xiu)鋼(gang)軸套高(gao)頻表面(mian)淬火相(xiang)關內容(rong)。
活(huo)塞(sai)桿(gan)高頻(pin)(pin)表面(mian)淬火(huo)硬(ying)度檢(jian)查可用表面(mian)洛氏(shi)硬(ying)度計或(huo)里(li)氏(shi)硬(ying)度計。如果還要檢(jian)查淬硬(ying)深度或(huo)金相(xiang)組(zu)織(zhi)，則應(ying)采(cai)用一(yi)定長(chang)度的(de)與活(huo)塞(sai)桿(gan)淬火(huo)處外圓相(xiang)同(tong)(tong)尺寸的(de)試(shi)件(jian)，該試(shi)件(jian)應(ying)與實際工件(jian)進行(xing)相(xiang)同(tong)(tong)的(de)熱(re)處理過程和相(xiang)同(tong)(tong)的(de)高頻(pin)(pin)淬火(huo)方法(fa)。
