零件名稱：不銹鋼(gang)平衡套(tao)，見圖8-4.
材質：3Cr13不銹鋼
熱處理要求。
a. 調質硬度(du)：241~285HB.
b. Φ105內孔離子滲氨。硬度≥650HV;深度≥0.3mm.
c. A面(mian)高頻感應加(jia)熱淬(cui)火硬度，50~56HRC;深度1~1.5mm.
1. 零件常見的失效形式及應具備的性能
平(ping)衡(heng)(heng)套(tao)是用以(yi)平(ping)衡(heng)(heng)軸(zhou)向力的(de)重要功(gong)能(neng)(neng)件，長(chang)期在(zai)180℃左右具有(you)一(yi)(yi)定腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng)的(de)水(shui)介質(zhi)中工(gong)作，內(nei)孔(kong)與軸(zhou)套(tao)有(you)0.3mm的(de)左右間隙，A面與平(ping)衡(heng)(heng)盤正常時(shi)有(you)0.06~0.07mm的(de)間隙。在(zai)設備啟動(dong)、停轉時(shi)，內(nei)孔(kong)及A面有(you)可(ke)(ke)能(neng)(neng)與對應件接觸而磨損(sun)，又有(you)高溫(wen)高速水(shui)流動(dong)沖刷，可(ke)(ke)能(neng)(neng)被沖蝕(shi)。一(yi)(yi)旦(dan)出現被磨損(sun)或沖蝕(shi)，將(jiang)對設備的(de)性能(neng)(neng)產生很大的(de)影響。
因(yin)此，除(chu)要求平衡套有(you)一(yi)定(ding)的耐腐(fu)蝕性，一(yi)定(ding)的基體強(qiang)度外，尤其要求內孔及A面具有(you)較(jiao)高的耐磨損、耐沖刷性能(neng)，即應(ying)具有(you)較(jiao)高的硬度。
2. 材料選用原則及熱處理方(fang)法選擇
平(ping)衡套(tao)采用3Cr13馬氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)鍛件(jian)。3Cr13 鋼(gang)具(ju)有(you)一定(ding)的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)，可勝任在高(gao)(gao)溫水中(zhong)的(de)工(gong)作。3Cr13鋼(gang)可以(yi)通(tong)過(guo)調質處理(li)提高(gao)(gao)整體(ti)強度(du)(du)，又可通(tong)過(guo)高(gao)(gao)頻表面(mian)感應(ying)淬(cui)火(huo)、離(li)子滲氮(dan)等表面(mian)熱(re)處理(li)方法(fa)提高(gao)(gao)表面(mian)硬(ying)度(du)(du)和(he)耐磨性(xing)。Φ105mm內孔高(gao)(gao)頻表面(mian)淬(cui)火(huo)難(nan)度(du)(du)大，采用離(li)子滲氮(dan)，硬(ying)化(hua)層雖然較薄(bo)，但可滿足(zu)(zu)要(yao)求(qiu)。而A面(mian)需要(yao)有(you)較厚的(de)硬(ying)化(hua)層，且用高(gao)(gao)頻表面(mian)淬(cui)火(huo)方便可行，比(bi)離(li)子滲氮(dan)硬(ying)層厚，故采用高(gao)(gao)頻表面(mian)淬(cui)火(huo)。通(tong)過(guo)上述熱(re)處理(li)手段，完全可以(yi)滿足(zu)(zu)工(gong)件(jian)的(de)使用功能要(yao)求(qiu)。
3. 零件主要加(jia)工(gong)(gong)工(gong)(gong)序(xu)
鍛造－退火(huo)(huo)（A)-粗加工(gong)－調(diao)質（B)-機加工(gong)－高(gao)溫(wen)時效（C)-加工(gong)（離(li)子滲氮的內孔加工(gong)到尺寸，A表(biao)面留 0.2mm磨量）－離(li)子滲氮（D)-A面表(biao)面淬火(huo)(huo)、回火(huo)(huo)（E)-磨A面－清理－檢查。
4. 熱(re)處(chu)理工(gong)藝分析及注意問(wen)題(ti)
a. 退火
見軸套退火(huo)
b. 調質(zhi)
見軸套調質
c. 高溫時(shi)效
高(gao)(gao)溫時(shi)(shi)效的目的是為(wei)了較(jiao)徹(che)底地消除或減少以(yi)前(qian)各(ge)加工(gong)工(gong)序產生的應(ying)力，即(ji)保證零件滲(shen)氮(dan)前(qian)不存在較(jiao)大的應(ying)力，防止零件滲(shen)氮(dan)時(shi)(shi)產生變形(xing)，實(shi)質上，高(gao)(gao)溫時(shi)(shi)效是作為(wei)離子滲(shen)氮(dan)前(qian)的預處理工(gong)序。
高溫時效工(gong)藝見圖8-5.
高溫時效溫度(du)的(de)(de)選(xuan)定原則(ze)是，低于調質回火溫度(du)以下20~40℃,高于離子滲(shen)氨溫度(du)。根據平衡套零(ling)件(jian)的(de)(de)調質工(gong)藝和離子滲(shen)氮(dan)工(gong)藝，確定高溫時效溫度(du)為580~600℃,這樣(yang)，既可保持(chi)調質硬度(du)和強(qiang)度(du)基本(ben)不變(bian)，還(huan)可使零(ling)件(jian)具有保證離子滲(shen)氨時無(wu)殘余應力的(de)(de)基本(ben)要求。
高溫時效采用爐冷至400℃以下出爐，以盡量減少零(ling)件產生新的應力。
d. 離子滲氮
該平(ping)衡套用100kV離子滲氮(dan)爐(lu)(lu)處理，爐(lu)(lu)的(de)有效空間約為ф600x1200(mm).
滲氮溫(wen)(wen)(wen)度(du)選定(ding)為(wei)540~560℃,這個溫(wen)(wen)(wen)度(du)是3Cr13馬(ma)氏體不銹鋼可滲氮的(de)(de)中下限溫(wen)(wen)(wen)度(du)，主要考慮(lv)了平衡套根據調質(zhi)回火溫(wen)(wen)(wen)度(du)確定(ding)的(de)(de)高溫(wen)(wen)(wen)時效溫(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)580~560℃,離子(zi)滲氮溫(wen)(wen)(wen)度(du)應低于高溫(wen)(wen)(wen)時效溫(wen)(wen)(wen)度(du)。具(ju)體工藝見圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬(shu)于高合(he)金元素材料，滲(shen)氮(dan)速度偏慢，所以，應采用(yong)較長的保溫時間(jian)。
平(ping)衡(heng)套屬薄壁易變(bian)形件(jian)，應適當(dang)控制升溫、降(jiang)溫速(su)度和出爐溫度，以(yi)保(bao)證零件(jian)具有較小的應力(li)和滲氨時(shi)的較小變(bian)形度。低于(yu)100℃出爐，還(huan)可保(bao)證零件(jian)表(biao)面不出現氧化而呈(cheng)銀白色。
在實(shi)際操作中，控制(zhi)為較小的電流(liu)和(he)電壓，實(shi)現較慢的升溫速(su)度。
根(gen)據使用設備的容積及實(shi)際裝爐(lu)量(liang)、工件有效(xiao)表(biao)面積等因素，采用0.3m/h的氨氣供(gong)給量(liang)。
該(gai)平衡套(tao)滲氮(dan)內(nei)(nei)孔為Φ105mm,高(gao)度為115mm,如此徑高(gao)比的(de)內(nei)(nei)孔滲氮(dan)不(bu)必在(zai)孔內(nei)(nei)施(shi)加輔助陽極(ji)，也可獲得滿意的(de)滲氮(dan)效(xiao)果。
該零件的設(she)計條件只(zhi)要求內孔離(li)子(zi)(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)，但只(zhi)內孔滲(shen)(shen)氮(dan)時，大(da)量(liang)非滲(shen)(shen)氮(dan)面需屏(ping)蔽或采取其他(ta)防(fang)滲(shen)(shen)氮(dan)措施(shi)，不僅增加(jia)(jia)了操作的復(fu)雜(za)性(xing)，還(huan)增加(jia)(jia)了處理成本。而其他(ta)面離(li)子(zi)(zi)滲(shen)(shen)氮(dan)對使用并無不利影響(xiang)，只(zhi)是在(zai)冷(leng)加(jia)(jia)工工藝(yi)上適(shi)當考慮即(ji)可。經設(she)計人員同意，實際滲(shen)(shen)氮(dan)時是全部滲(shen)(shen)氮(dan)。
設計要求(qiu)高(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)感應淬(cui)(cui)(cui)火的A面(mian)(mian)，經離子(zi)滲氮(dan)(dan)(dan)后(hou)再進行高(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)(cui)火，不但對(dui)高(gao)頻(pin)處理(li)效果和(he)質量無不利影(ying)響，反而有積極(ji)的作用，因為工件表(biao)(biao)面(mian)(mian)滲氮(dan)(dan)(dan)后(hou)，表(biao)(biao)面(mian)(mian)富集了高(gao)濃度(du)的氮(dan)(dan)(dan)元素，經高(gao)頻(pin)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)(cui)火后(hou)，獲得富氮(dan)(dan)(dan)的馬(ma)(ma)氏(shi)體組(zu)織(zhi)，使馬(ma)(ma)氏(shi)體更均勻、更細，具有更高(gao)的硬度(du)，對(dui)提高(gao)使用功(gong)能更有利。先(xian)離子(zi)滲氮(dan)(dan)(dan)再高(gao)頻(pin)表(biao)(biao)面(mian)(mian)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)(cui)火，這是常采用的所謂“表(biao)(biao)面(mian)(mian)復合(he)熱(re)處理(li)”的方法之一。
平衡套離子滲氮后(hou)的硬度(du)檢(jian)查可(ke)以在(zai)(zai)工件可(ke)檢(jian)面上(shang)進行，也可(ke)用同材(cai)質、同狀態、同爐處理的試塊(kuai)進行。如(ru)果檢(jian)查滲氮深度(du)或金相組織，則必(bi)須在(zai)(zai)同爐試塊(kuai)上(shang)進行。
離子滲氮(dan)滲層較淺，進行硬(ying)度檢驗時(shi)應采(cai)用負荷不大于9.8N的硬(ying)度檢測(ce)設備(bei)。
e. 高頻表面淬火
平(ping)衡套高頻(pin)表(biao)面淬(cui)火部位是內徑(jing)為(wei)180mm、外(wai)徑(jing)為(wei)220mm的圓(yuan)環表(biao)面，即圖中的A面。采用連續加(jia)熱淬(cui)火方式，工件旋轉，感(gan)應(ying)器加(jia)熱并(bing)同時噴水冷(leng)卻。
感(gan)應(ying)器(qi)選(xuan)擇：選(xuan)用指(zhi)型(xing)連續加熱淬(cui)火感(gan)應(ying)器(qi)，感(gan)應(ying)器(qi)有效(xiao)加熱冷卻長度與(yu)A面(mian)寬度（即圓環面(mian)寬度）相同，應(ying)為20mm,感(gan)應(ying)器(qi)加熱部分的寬度為7mm。
加熱溫度(du)：1080~1100℃。
工件(jian)總加(jia)熱時(shi)間約為(wei)135s(即(ji)工件(jian)旋(xuan)轉一周(zhou)時(shi)間約為(wei)135s)
淬(cui)火冷卻：噴(pen)水(shui)冷卻。
回火：200~240℃,保溫(wen)1~1.5h.
如果(guo)設備功率足夠大(da)，也可同時加熱(re)淬火，采用圓環形平面感應器(qi)加熱(re)，浸水冷卻。
采(cai)用同(tong)時(shi)(shi)加熱(re)淬火方(fang)法(fa)(fa)可防(fang)止采(cai)用連續加熱(re)淬火方(fang)法(fa)(fa)時(shi)(shi)在(zai)淬火面(mian)頭尾銜(xian)接處的(de)軟(ruan)帶(dai)，但(dan)對感應(ying)器(qi)平(ping)行(xing)度的(de)要(yao)求更嚴格。平(ping)面(mian)感應(ying)加熱(re)時(shi)(shi)，應(ying)注意防(fang)止邊緣(yuan)部分的(de)過熱(re)和(he)裂紋，需要(yao)在(zai)選用和(he)制造感應(ying)器(qi)時(shi)(shi)予以考慮。
平衡套也(ye)是3Cr13馬氏體不銹(xiu)鋼，所以，有(you)關高頻(pin)(pin)表面淬(cui)火的注意(yi)事項(xiang)參照(zhao)軸(zhou)套高頻(pin)(pin)表面淬(cui)火的有(you)關說明(ming)。
