零件名稱：不(bu)銹鋼(gang)平衡(heng)套，見圖8-4.
材質：3Cr13不銹鋼(gang)
熱處理要求(qiu)。
a. 調質硬度：241~285HB.
b. Φ105內孔離子滲氨。硬度(du)≥650HV;深度(du)≥0.3mm.
c. A面高頻(pin)感應(ying)加熱淬(cui)火(huo)硬(ying)度(du)，50~56HRC;深度(du)1~1.5mm.
1. 零件常見的失效形(xing)式及應具備的性能
平(ping)衡套是用以平(ping)衡軸向力的(de)(de)重要功(gong)能(neng)件，長期在180℃左右(you)具有(you)一定腐蝕性(xing)能(neng)的(de)(de)水介質中工作，內孔(kong)與軸套有(you)0.3mm的(de)(de)左右(you)間隙，A面與平(ping)衡盤正常(chang)時(shi)有(you)0.06~0.07mm的(de)(de)間隙。在設備啟動(dong)、停(ting)轉(zhuan)時(shi)，內孔(kong)及A面有(you)可能(neng)與對(dui)應(ying)件接觸而(er)磨損，又有(you)高(gao)溫(wen)高(gao)速水流動(dong)沖刷，可能(neng)被沖蝕。一旦出現(xian)被磨損或沖蝕，將對(dui)設備的(de)(de)性(xing)能(neng)產(chan)生很大(da)的(de)(de)影響。
因(yin)此，除要求(qiu)平衡套(tao)有(you)一(yi)定的(de)耐腐蝕性，一(yi)定的(de)基體強度外，尤(you)其要求(qiu)內(nei)孔及A面具有(you)較高的(de)耐磨(mo)損、耐沖刷性能，即應具有(you)較高的(de)硬(ying)度。
2. 材料選(xuan)用原則及熱處(chu)理方法選(xuan)擇
平衡套(tao)采(cai)用(yong)(yong)3Cr13馬氏體(ti)不銹鋼(gang)鍛件。3Cr13 鋼(gang)具有一定的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)，可勝(sheng)任在高(gao)溫(wen)水(shui)中的(de)工作。3Cr13鋼(gang)可以通過(guo)調質(zhi)處理提高(gao)整體(ti)強(qiang)度(du)，又可通過(guo)高(gao)頻表(biao)面感(gan)應(ying)淬(cui)火(huo)(huo)、離子滲氮等表(biao)面熱處理方法提高(gao)表(biao)面硬(ying)度(du)和耐(nai)磨性(xing)。Φ105mm內孔高(gao)頻表(biao)面淬(cui)火(huo)(huo)難度(du)大(da)，采(cai)用(yong)(yong)離子滲氮，硬(ying)化(hua)層雖然較薄，但可滿(man)足要求。而A面需要有較厚(hou)的(de)硬(ying)化(hua)層，且(qie)用(yong)(yong)高(gao)頻表(biao)面淬(cui)火(huo)(huo)方便(bian)可行，比離子滲氮硬(ying)層厚(hou)，故采(cai)用(yong)(yong)高(gao)頻表(biao)面淬(cui)火(huo)(huo)。通過(guo)上述熱處理手(shou)段(duan)，完全可以滿(man)足工件的(de)使用(yong)(yong)功能要求。
3. 零件主要加工工序
鍛造－退火(huo)(huo)(huo)（A)-粗(cu)加工－調質(zhi)（B)-機加工－高(gao)溫時效（C)-加工（離子滲(shen)氮的內孔加工到尺(chi)寸(cun)，A表面留 0.2mm磨(mo)(mo)量）－離子滲(shen)氮（D)-A面表面淬火(huo)(huo)(huo)、回火(huo)(huo)(huo)（E)-磨(mo)(mo)A面－清理－檢查。
4. 熱處理工藝分析及注意(yi)問題(ti)
a. 退火
見軸(zhou)套(tao)退火(huo)
b. 調質
見軸套(tao)調質
c. 高溫時效(xiao)
高溫時(shi)效的目的是為(wei)了(le)較徹底地消(xiao)除或減少以(yi)前(qian)各加工(gong)工(gong)序(xu)產生的應力(li)，即保(bao)證零件(jian)滲(shen)氮前(qian)不存在較大(da)的應力(li)，防止零件(jian)滲(shen)氮時(shi)產生變形，實質上，高溫時(shi)效是作(zuo)為(wei)離子滲(shen)氮前(qian)的預處理(li)工(gong)序(xu)。
高溫時效工藝見(jian)圖8-5.
高溫(wen)時(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)的選(xuan)定原(yuan)則是，低于調質(zhi)(zhi)回火溫(wen)度(du)以下20~40℃,高于離子滲氨溫(wen)度(du)。根據平衡(heng)套零(ling)件(jian)的調質(zhi)(zhi)工藝(yi)和離子滲氮工藝(yi)，確定高溫(wen)時(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)為580~600℃,這樣，既可保(bao)持調質(zhi)(zhi)硬度(du)和強度(du)基本不(bu)變，還可使(shi)零(ling)件(jian)具(ju)有(you)保(bao)證離子滲氨時(shi)無(wu)殘余應力的基本要(yao)求(qiu)。
高溫時效采用爐冷至400℃以(yi)(yi)下(xia)出爐，以(yi)(yi)盡量(liang)減少零(ling)件產生(sheng)新的應力(li)。
d. 離子(zi)滲氮(dan)
該平衡套(tao)用100kV離子滲氮(dan)爐處理(li)，爐的有效空間約為ф600x1200(mm).
滲氮(dan)溫(wen)度選定為540~560℃,這個溫(wen)度是3Cr13馬氏(shi)體不銹鋼可滲氮(dan)的中下限(xian)溫(wen)度，主要考慮了(le)平衡套根據調質回(hui)火溫(wen)度確定的高(gao)溫(wen)時(shi)效(xiao)溫(wen)度為580~560℃,離子(zi)滲氮(dan)溫(wen)度應低于高(gao)溫(wen)時(shi)效(xiao)溫(wen)度。具體工(gong)藝見(jian)圖8-6。
3Cr13不銹鋼屬于高合金(jin)元素材料，滲氮(dan)速度偏慢，所以(yi)，應采用(yong)較長的保溫時(shi)間。
平衡(heng)套屬薄壁易變形件(jian)，應適當控制升(sheng)溫(wen)、降(jiang)溫(wen)速(su)度(du)和出爐(lu)溫(wen)度(du)，以保證零(ling)件(jian)具(ju)有(you)較(jiao)小的應力(li)和滲氨(an)時的較(jiao)小變形度(du)。低于100℃出爐(lu)，還可保證零(ling)件(jian)表(biao)面不出現氧(yang)化(hua)而呈銀白(bai)色。
在實(shi)際操作(zuo)中(zhong)，控制為較小的電(dian)流和電(dian)壓，實(shi)現較慢的升溫速度(du)。
根(gen)據使(shi)用設備的容積及實際(ji)裝爐量(liang)、工(gong)件(jian)有效表面積等因素，采用0.3m/h的氨(an)氣供給量(liang)。
該平(ping)衡套滲氮內(nei)孔(kong)為Φ105mm,高度為115mm,如此徑高比的內(nei)孔(kong)滲氮不必在(zai)孔(kong)內(nei)施(shi)加輔助陽(yang)極，也可獲得滿意的滲氮效果。
該(gai)零件的(de)設計(ji)條件只要求內(nei)孔離子滲(shen)氮(dan)(dan)，但只內(nei)孔滲(shen)氮(dan)(dan)時(shi)(shi)，大量非滲(shen)氮(dan)(dan)面(mian)(mian)需(xu)屏蔽(bi)或采取其(qi)他(ta)防滲(shen)氮(dan)(dan)措施，不僅增加(jia)了操作的(de)復雜性，還增加(jia)了處理成本。而其(qi)他(ta)面(mian)(mian)離子滲(shen)氮(dan)(dan)對使用(yong)并無不利影響，只是在冷(leng)加(jia)工(gong)工(gong)藝上適(shi)當(dang)考慮即可(ke)。經設計(ji)人員同意，實際滲(shen)氮(dan)(dan)時(shi)(shi)是全部(bu)滲(shen)氮(dan)(dan)。
設(she)計要求高(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)感應淬(cui)(cui)火(huo)的(de)(de)(de)A面(mian)，經離(li)子滲(shen)氮(dan)后再進行高(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)，不但對(dui)高(gao)頻處(chu)理效(xiao)果和(he)質(zhi)量無不利影響(xiang)，反而(er)有(you)積極(ji)的(de)(de)(de)作用，因(yin)為(wei)工件表(biao)(biao)面(mian)滲(shen)氮(dan)后，表(biao)(biao)面(mian)富集了(le)高(gao)濃度(du)的(de)(de)(de)氮(dan)元素，經高(gao)頻加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)后，獲得(de)富氮(dan)的(de)(de)(de)馬氏(shi)體組織，使馬氏(shi)體更均(jun)勻、更細，具有(you)更高(gao)的(de)(de)(de)硬度(du)，對(dui)提高(gao)使用功能更有(you)利。先離(li)子滲(shen)氮(dan)再高(gao)頻表(biao)(biao)面(mian)加(jia)熱(re)淬(cui)(cui)火(huo)，這是常采(cai)用的(de)(de)(de)所(suo)謂“表(biao)(biao)面(mian)復(fu)合熱(re)處(chu)理”的(de)(de)(de)方法之一。
平衡套離子滲氮后的硬度(du)檢(jian)(jian)查可(ke)以在(zai)工件(jian)可(ke)檢(jian)(jian)面上進行(xing)，也可(ke)用同材(cai)質、同狀態(tai)、同爐處理的試塊進行(xing)。如果檢(jian)(jian)查滲氮深度(du)或金相組織，則(ze)必須(xu)在(zai)同爐試塊上進行(xing)。
離(li)子滲(shen)氮滲(shen)層(ceng)較淺，進行硬度檢(jian)驗(yan)時應(ying)采用負荷不大(da)于9.8N的硬度檢(jian)測設備。
e. 高頻表面淬火
平衡套高頻表面(mian)淬火部位(wei)是內徑為(wei)180mm、外徑為(wei)220mm的圓(yuan)環表面(mian)，即圖(tu)中的A面(mian)。采用連(lian)續加熱淬火方式，工件旋轉，感應器加熱并(bing)同時噴水(shui)冷(leng)卻。
感應(ying)(ying)器選(xuan)擇：選(xuan)用指型連(lian)續加(jia)熱(re)淬火感應(ying)(ying)器，感應(ying)(ying)器有效加(jia)熱(re)冷卻長度(du)與A面寬(kuan)度(du)（即圓環(huan)面寬(kuan)度(du)）相(xiang)同，應(ying)(ying)為(wei)20mm,感應(ying)(ying)器加(jia)熱(re)部分的寬(kuan)度(du)為(wei)7mm。
加(jia)熱溫(wen)度：1080~1100℃。
工件總加熱(re)時間約為135s(即工件旋轉一周時間約為135s)
淬火冷卻(que)：噴水冷卻(que)。
回火(huo)：200~240℃,保溫(wen)1~1.5h.
如(ru)果設備功率足夠(gou)大，也可同時加熱淬(cui)火，采用圓環(huan)形平面(mian)感(gan)應器加熱，浸水冷(leng)卻。
采用(yong)(yong)(yong)同時(shi)加(jia)熱(re)淬火(huo)方(fang)(fang)法可防止采用(yong)(yong)(yong)連續加(jia)熱(re)淬火(huo)方(fang)(fang)法時(shi)在淬火(huo)面頭尾銜接(jie)處的軟帶，但(dan)對感應器平(ping)行度的要(yao)求更(geng)嚴格。平(ping)面感應加(jia)熱(re)時(shi)，應注意防止邊(bian)緣部分的過(guo)熱(re)和裂紋，需要(yao)在選用(yong)(yong)(yong)和制造感應器時(shi)予以考慮(lv)。
平衡套也(ye)是3Cr13馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)，所以，有關(guan)高(gao)頻(pin)表(biao)面淬火的注意事(shi)項參照軸套高(gao)頻(pin)表(biao)面淬火的有關(guan)說(shuo)明(ming)。
