零件(jian)名(ming)稱：不銹(xiu)鋼平衡(heng)套，見圖8-4.
材質：3Cr13不銹鋼
熱處(chu)理要求。
a. 調質硬度：241~285HB.
b. Φ105內孔離子滲氨。硬度≥650HV;深度≥0.3mm.
c. A面高頻感(gan)應加熱淬火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零(ling)件(jian)常見(jian)的(de)(de)失效形式及應(ying)具備的(de)(de)性能
平衡套是用以平衡軸(zhou)向力的(de)重要功(gong)能(neng)件(jian)(jian)，長期在180℃左(zuo)(zuo)右具(ju)有(you)一(yi)定腐蝕性能(neng)的(de)水介質(zhi)中工(gong)作(zuo)，內孔(kong)(kong)與軸(zhou)套有(you)0.3mm的(de)左(zuo)(zuo)右間隙，A面與平衡盤正常時(shi)有(you)0.06~0.07mm的(de)間隙。在設備啟動、停轉時(shi)，內孔(kong)(kong)及A面有(you)可(ke)能(neng)與對應(ying)件(jian)(jian)接觸(chu)而磨(mo)損，又有(you)高溫(wen)高速水流動沖(chong)刷，可(ke)能(neng)被沖(chong)蝕。一(yi)旦出現被磨(mo)損或沖(chong)蝕，將對設備的(de)性能(neng)產生(sheng)很大(da)的(de)影(ying)響。
因此，除(chu)要求(qiu)平衡套有一(yi)定(ding)的耐(nai)腐蝕性，一(yi)定(ding)的基(ji)體強度(du)外，尤其要求(qiu)內孔及A面具有較高的耐(nai)磨損、耐(nai)沖(chong)刷性能，即應具有較高的硬度(du)。
2. 材料選用原則及熱(re)處理方法(fa)選擇
平衡套(tao)采用3Cr13馬氏體(ti)不銹鋼鍛件。3Cr13 鋼具有一(yi)定的(de)(de)耐腐蝕性(xing)，可勝任在高(gao)(gao)(gao)溫水中的(de)(de)工作。3Cr13鋼可以通(tong)過調質處理提高(gao)(gao)(gao)整(zheng)體(ti)強度，又可通(tong)過高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)感應淬火(huo)、離(li)子滲(shen)(shen)氮等表(biao)(biao)面(mian)(mian)熱處理方法提高(gao)(gao)(gao)表(biao)(biao)面(mian)(mian)硬度和耐磨性(xing)。Φ105mm內(nei)孔高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)淬火(huo)難度大，采用離(li)子滲(shen)(shen)氮，硬化(hua)層(ceng)雖然(ran)較(jiao)薄，但可滿足要求。而A面(mian)(mian)需要有較(jiao)厚(hou)的(de)(de)硬化(hua)層(ceng)，且用高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)淬火(huo)方便可行，比離(li)子滲(shen)(shen)氮硬層(ceng)厚(hou)，故(gu)采用高(gao)(gao)(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)(mian)淬火(huo)。通(tong)過上述熱處理手(shou)段(duan)，完全(quan)可以滿足工件的(de)(de)使用功能要求。
3. 零(ling)件(jian)主(zhu)要(yao)加工(gong)工(gong)序(xu)
鍛造(zao)－退火（A)-粗加(jia)(jia)(jia)工(gong)－調質（B)-機加(jia)(jia)(jia)工(gong)－高溫時效（C)-加(jia)(jia)(jia)工(gong)（離(li)子滲(shen)氮的內孔(kong)加(jia)(jia)(jia)工(gong)到尺(chi)寸，A表面(mian)留 0.2mm磨量）－離(li)子滲(shen)氮（D)-A面(mian)表面(mian)淬火、回(hui)火（E)-磨A面(mian)－清理－檢查。
4. 熱處理(li)工藝分析及注意問題(ti)
a. 退火
見軸套退火
b. 調質
見軸套調質
c. 高溫時效
高溫時效(xiao)的(de)目的(de)是為了較徹底地消除或減少(shao)以前(qian)各(ge)加(jia)工工序產(chan)生(sheng)的(de)應力，即保證(zheng)零件(jian)滲(shen)氮前(qian)不存(cun)在較大的(de)應力，防止零件(jian)滲(shen)氮時產(chan)生(sheng)變(bian)形(xing)，實質上，高溫時效(xiao)是作為離子(zi)滲(shen)氮前(qian)的(de)預處(chu)理工序。
高溫時效工藝見圖(tu)8-5.
高(gao)溫時(shi)效溫度的選定原則是，低于調(diao)質回火溫度以下(xia)20~40℃,高(gao)于離子滲氨溫度。根據平衡套零件(jian)的調(diao)質工(gong)藝(yi)和離子滲氮工(gong)藝(yi)，確定高(gao)溫時(shi)效溫度為580~600℃,這樣，既(ji)可保持(chi)調(diao)質硬度和強度基本(ben)不變(bian)，還可使零件(jian)具(ju)有保證離子滲氨時(shi)無殘余(yu)應力的基本(ben)要求。
高溫(wen)時效采用爐(lu)冷(leng)至400℃以下出爐(lu)，以盡量減少零件產(chan)生新的應力。
d. 離子滲氮
該平衡套(tao)用100kV離(li)子滲氮爐(lu)處理，爐(lu)的有效空間約為ф600x1200(mm).
滲氮溫(wen)(wen)(wen)(wen)度選定為540~560℃,這(zhe)個溫(wen)(wen)(wen)(wen)度是(shi)3Cr13馬氏體不銹(xiu)鋼(gang)可滲氮的中下限溫(wen)(wen)(wen)(wen)度，主(zhu)要(yao)考(kao)慮了平衡套根據調質回(hui)火溫(wen)(wen)(wen)(wen)度確定的高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)效溫(wen)(wen)(wen)(wen)度為580~560℃,離子滲氮溫(wen)(wen)(wen)(wen)度應低于高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)效溫(wen)(wen)(wen)(wen)度。具體工藝見圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于(yu)高合金元素(su)材料(liao)，滲氮速度偏慢(man)，所以(yi)，應采用較(jiao)長的保溫(wen)時間(jian)。
平衡套屬(shu)薄壁易變(bian)形(xing)件(jian)，應適當控制升(sheng)溫、降溫速(su)度和(he)出爐溫度，以保證零(ling)件(jian)具有(you)較小的應力和(he)滲氨(an)時的較小變(bian)形(xing)度。低于100℃出爐，還可保證零(ling)件(jian)表面(mian)不出現氧化(hua)而呈銀白色(se)。
在實際操作(zuo)中，控制為較(jiao)小的電(dian)流和電(dian)壓，實現較(jiao)慢的升溫(wen)速度。
根據(ju)使用(yong)設備的(de)容積(ji)及實際裝爐量(liang)、工件有(you)效表面積(ji)等因(yin)素，采用(yong)0.3m/h的(de)氨氣供給量(liang)。
該平衡套(tao)滲氮內孔(kong)為Φ105mm,高(gao)度為115mm,如此徑高(gao)比的內孔(kong)滲氮不必在孔(kong)內施加輔助陽(yang)極，也可獲(huo)得滿(man)意(yi)的滲氮效果。
該零件(jian)(jian)的(de)設計(ji)條件(jian)(jian)只要求內孔(kong)離子(zi)滲氮，但只內孔(kong)滲氮時，大量(liang)非滲氮面需(xu)屏蔽或采取(qu)其(qi)他防滲氮措施，不僅(jin)增(zeng)加(jia)了操作的(de)復(fu)雜性，還增(zeng)加(jia)了處理成本(ben)。而其(qi)他面離子(zi)滲氮對使(shi)用并無不利影響，只是在冷加(jia)工工藝上適當(dang)考慮即可(ke)。經設計(ji)人(ren)員同意，實(shi)際滲氮時是全部滲氮。
設(she)計要求高(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)感應淬火(huo)(huo)的A面(mian)，經離子(zi)(zi)滲氮(dan)后(hou)再進行高(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)(huo)，不(bu)但對高(gao)頻處理效果和質量無(wu)不(bu)利影(ying)響(xiang)，反而有積(ji)極的作用(yong)(yong)，因為(wei)工件表(biao)(biao)面(mian)滲氮(dan)后(hou)，表(biao)(biao)面(mian)富(fu)集了高(gao)濃(nong)度的氮(dan)元素，經高(gao)頻加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)(huo)后(hou)，獲(huo)得富(fu)氮(dan)的馬氏體組織，使馬氏體更(geng)均勻、更(geng)細，具有更(geng)高(gao)的硬度，對提高(gao)使用(yong)(yong)功能更(geng)有利。先離子(zi)(zi)滲氮(dan)再高(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火(huo)(huo)，這是常采用(yong)(yong)的所謂“表(biao)(biao)面(mian)復(fu)合熱(re)(re)處理”的方(fang)法之一。
平(ping)衡套離子滲氮后的(de)硬(ying)度檢查可以(yi)在(zai)工件可檢面上進行，也可用同(tong)材(cai)質、同(tong)狀(zhuang)態、同(tong)爐處理(li)的(de)試塊(kuai)進行。如果檢查滲氮深度或金相組織，則必須在(zai)同(tong)爐試塊(kuai)上進行。
離子滲氮滲層較淺(qian)，進行(xing)硬度檢(jian)驗時(shi)應采用負荷不大于9.8N的硬度檢(jian)測設備。
e. 高頻表面淬火
平衡(heng)套(tao)高(gao)頻表面淬火(huo)部位是內徑(jing)為180mm、外(wai)徑(jing)為220mm的圓(yuan)環(huan)表面，即圖中的A面。采用連續加熱淬火(huo)方(fang)式，工件旋轉，感(gan)應器加熱并(bing)同時噴水冷(leng)卻。
感應(ying)器(qi)選擇：選用指型(xing)連續加熱(re)(re)淬(cui)火感應(ying)器(qi)，感應(ying)器(qi)有效(xiao)加熱(re)(re)冷卻長度與A面寬度（即圓環面寬度）相(xiang)同，應(ying)為20mm,感應(ying)器(qi)加熱(re)(re)部分的(de)寬度為7mm。
加熱溫度(du)：1080~1100℃。
工件總加熱時間(jian)約(yue)為135s(即(ji)工件旋轉一(yi)周時間(jian)約(yue)為135s)
淬火冷(leng)卻：噴水冷(leng)卻。
回火：200~240℃,保溫1~1.5h.
如果設備(bei)功率足夠大，也可同時加熱(re)淬火，采(cai)用圓環形平面感應(ying)器(qi)加熱(re)，浸(jin)水冷卻。
采(cai)用(yong)同時(shi)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)方法(fa)可防止(zhi)采(cai)用(yong)連(lian)續加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)方法(fa)時(shi)在(zai)淬(cui)(cui)火(huo)面頭尾(wei)銜接處的(de)軟(ruan)帶，但對感(gan)應器平(ping)行度的(de)要求更嚴格。平(ping)面感(gan)應加(jia)熱(re)時(shi)，應注意防止(zhi)邊(bian)緣部分的(de)過(guo)熱(re)和(he)裂紋，需要在(zai)選(xuan)用(yong)和(he)制造感(gan)應器時(shi)予以考(kao)慮。
平衡(heng)套也(ye)是3Cr13馬氏(shi)體(ti)不銹鋼，所以，有關高頻(pin)表面淬火(huo)的注(zhu)意事項參照軸套高頻(pin)表面淬火(huo)的有關說(shuo)明。
