零件名稱：不銹鋼活塞桿，見圖8-7。
材質：0Cr17Ni4Cu4Nb (PH17-4)
熱(re)處(chu)理(li)要求：
a. 固溶時效處理性能(neng)：Ra≥930N/m㎡;Ro3≥725N/mm2;A≥16%;Z≥50%;硬(ying)度269~302HB。
b. 圖中Φ105mmx1600mm 處高頻表面感應淬(cui)火，硬度：45~50HRC;深度：1~1.5mm。
1. 零件常(chang)見(jian)的失效(xiao)形式及應具備的性(xing)能
活塞桿在(zai)工(gong)作時，承受高(gao)頻率的(de)返復(fu)拉(la)壓應力，易產生疲勞斷裂；外表面(mian)與密封材料四氟(fu)乙烯進行快速多次摩擦，一旦磨(mo)損嚴重，會引起介(jie)質泄(xie)漏；其使用在(zai)含(han)H2S成分(fen)的(de)氣體介(jie)質中，易遭受腐蝕。
因此，要求(qiu)活塞桿具有耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性、有較好(hao)的基(ji)體強度及外表面(mian)的耐(nai)(nai)磨損性能。
2. 材料選(xuan)用原(yuan)則及熱處(chu)理方法(fa)選(xuan)擇(ze)
活塞桿選用馬氏體(ti)沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)0Cr17Ni4Cu4Nb(PH17-4)。該(gai)材(cai)料(liao)具有(you)較好的(de)抗H2S腐蝕性能，可滿(man)足使用需要。
0Cr17Ni4Cu4Nb經過固溶和(he)時效處理，可(ke)(ke)以(yi)獲得要(yao)求的力學性(xing)能，保(bao)證活塞桿的整體強度(du)。采(cai)用高頻表面感應淬火，可(ke)(ke)以(yi)保(bao)證工件表面的硬度(du)，從而提(ti)高耐(nai)磨性(xing)能和(he)抗疲勞性(xing)能。
3. 零件主(zhu)要加工(gong)(gong)工(gong)(gong)序
鍛造－過(guo)時(shi)效處理（A)-粗加(jia)工－固溶處理（B)-機加(jia)工－時(shi)效處理（C)-檢(jian)查性能－機加(jia)工－高頻(pin)表面淬(cui)火、回火（D)-磨加(jia)工－修(xiu)整－檢(jian)查。
4. 熱處(chu)理工藝分析及應注意(yi)問(wen)題
a. 過時效處理
0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件(jian)經鍛造冷卻后，有較(jiao)(jiao)大(da)的應(ying)力和較(jiao)(jiao)高的硬度，不便于機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)，組織(zhi)中具有較(jiao)(jiao)大(da)的合金元素(su)過(guo)飽和度，看定性(xing)較(jiao)(jiao)差。所以，對(dui)鍛件(jian)應(ying)進行過(guo)時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)（即高于正(zheng)常(chang)時(shi)效(xiao)溫度的時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)）。通過(guo)過(guo)時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)，基體中的合金元素(su)充分(fen)出，析出質點長(chang)大(da)，使組織(zhi)處(chu)于穩(wen)定狀(zhuang)態，鍛件(jian)硬度達到較(jiao)(jiao)低包度，應(ying)力基本消除，便于機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)，并為固溶處(chu)理(li)作好組織(zhi)準備。具體工(gong)(gong)藝見圖(tu)8-8。
經研究(jiu)和實踐證明，0Cr17Ni4Cu4Nb鋼在630~640℃時(shi)效，將獲得(de)最(zui)低的硬(ying)(ying)度(du)，溫度(du)再提高，冷卻(que)后(hou)的組織(zhi)中可能因產生(sheng)馬(ma)氏體組織(zhi)而提高硬(ying)(ying)度(du)并降低了(le)組織(zhi)穩定性。過(guo)時(shi)效的保溫時(shi)間(jian)應適當長一(yi)些，以(yi)保證析(xi)出相充分析(xi)出。過(guo)時(shi)效處理(li)可采(cai)用空冷。0Cr17Ni4Cu4Nb鍛件經過(guo)過(guo)時(shi)效處理(li)后(hou)，硬(ying)(ying)度(du)一(yi)般不(bu)大于280HB。
b. 固溶處(chu)理
固溶處理(li)是(shi)馬氏體沉淀硬化(hua)不銹鋼強(qiang)化(hua)的重要(yao)環節。
0Cr17Ni4Cu4Nb 活(huo)塞桿固溶(rong)(rong)處理工藝見(jian)圖8-9。將鋼加熱(re)到1040℃時，鋼中的(de)鉻、鎳、鈮、銅等合金元(yuan)素充分(fen)地(di)固溶(rong)(rong)在奧氏體基(ji)(ji)體中，再以較快的(de)速度冷(leng)卻(que)，這些(xie)元(yuan)素便(bian)以過(guo)飽和狀態保留在基(ji)(ji)體組織中，在以后的(de)時效過(guo)程中析出并(bing)使(shi)鋼得到強化。固溶(rong)(rong)處理用水(shui)冷(leng)卻(que)似(si)乎更好一些(xie)，但曾發生(sheng)過(guo)固溶(rong)(rong)水(shui)冷(leng)產生(sheng)裂(lie)紋的(de)事(shi)例，這個活(huo)塞桿的(de)有效截面不(bu)大，用油冷(leng)完全可(ke)以滿足要求。
c. 時效處理
時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)是馬(ma)氏(shi)體沉淀(dian)硬化不銹鋼(gang)強(qiang)化的又(you)一個關鍵工序(xu)。通過時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)，使(shi)在固溶處(chu)理(li)時(shi)過飽和溶于(yu)奧氏(shi)體中(zhong)的合(he)金(jin)元素(su)，特別是銅、鈮以質點形式(shi)充分析(xi)出(chu)，使(shi)鋼(gang)得到強(qiang)化。0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)，依據(ju)對強(qiang)度(du)(du)等級要求的不同，常(chang)有幾種不同的時(shi)效(xiao)溫(wen)度(du)(du)，根據(ju)活塞(sai)桿強(qiang)度(du)(du)和力學性能的要求，采(cai)用610℃加熱溫(wen)度(du)(du)是合(he)適的，一般時(shi)效(xiao)的保溫(wen)時(shi)間不低(di)于(yu)4h,以保證析(xi)出(chu)相的充分析(xi)出(chu)，達(da)到最佳的強(qiang)化效(xiao)果。具體工藝見圖(tu)8-10。
這(zhe)里(li)將固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)和(he)(he)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)分(fen)開敘述(shu)，而(er)沒有像馬(ma)氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼調(diao)質那(nei)樣，將淬火和(he)(he)回火同(tong)時(shi)(shi)敘述(shu)，是(shi)想說明(ming)一個問題，對于馬(ma)氏體沉淀(dian)硬化不(bu)(bu)(bu)銹鋼，固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)直接進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，還是(shi)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)機加(jia)工(gong)(gong)再進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，這(zhe)可根據零部件特征及要(yao)求的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)硬度來考慮。例(li)如，如果要(yao)求時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)強度等級(ji)高，即經固(gu)溶(rong)(rong)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)硬度高，則最好在(zai)(zai)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)具有較(jiao)低硬度的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)，把大(da)量(liang)的(de)(de)(de)機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)量(liang)完成，在(zai)(zai)留有極少量(liang)的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)條件下(xia)進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)為時(shi)(shi)效(xiao)后(hou)(hou)硬度很高，難(nan)以進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)機械(xie)加(jia)工(gong)(gong)。若采用這(zhe)種(zhong)程序，需注意的(de)(de)(de)一個商題是(shi)，一旦時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)性能達不(bu)(bu)(bu)到(dao)要(yao)求，則無法再重新進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，因(yin)為加(jia)工(gong)(gong)余量(liang)少，滿(man)足不(bu)(bu)(bu)了固(gu)溶(rong)(rong)變形(xing)的(de)(de)(de)要(yao)求。解決這(zhe)種(zhong)問題的(de)(de)(de)辦(ban)法，可以在(zai)(zai)固(gu)溶(rong)(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)對試件進(jin)(jin)(jin)行(xing)(xing)(xing)模擬時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)，先確認工(gong)(gong)件時(shi)(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)(li)(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)性能水平。
另一(yi)種(zhong)情(qing)況是要(yao)求的(de)時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理后(hou)的(de)強度等級較低，硬度低于固溶處(chu)(chu)(chu)理后(hou)的(de)硬度，則可(ke)在(zai)工(gong)件固溶處(chu)(chu)(chu)理后(hou)直接進行時(shi)效(xiao)處(chu)(chu)(chu)理，再進行機械加(jia)工(gong)，這不(bu)但(dan)能提高加(jia)工(gong)效(xiao)率，而(er)且還減少了冷熱工(gong)序間的(de)周(zhou)轉次數，方便生產(chan)。如果采用這種(zhong)程序，最好在(zai)機械加(jia)工(gong)后(hou)進行一(yi)次低于時(shi)效(xiao)溫度的(de)消除應力處(chu)(chu)(chu)理。
d. 高頻表面淬火
活塞桿高頻表面(mian)淬(cui)火(huo)部(bu)位是在外(wai)圓表面(mian)，圖8-7所(suo)示(shi)的長度約(yue)1600mm的部(bu)位。采用連續加熱淬(cui)火(huo)方式。工件旋轉，感(gan)應器加熱并(bing)同(tong)時噴水冷(leng)卻。
感(gan)應器(qi)選擇：選用外圓連續加熱淬(cui)火感(gan)應器(qi)。感(gan)應器(qi)內孔直徑為110mm,與工(gong)件外表面(mian)間隙(xi)2.5mm,感(gan)應器(qi)高度為7mm。
加熱溫度：1060~1080℃。
工件(jian)淬火長度總加熱時間：460s(工件(jian)相對感應器(qi)移動速度約為3.5mm/s).
工件旋(xuan)轉速度：40~50r/min.
淬火冷(leng)卻(que)：噴水冷(leng)卻(que)。
回火(huo)：480℃,保溫(wen)2h,空冷。
活塞(sai)桿采用0Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)，高頻表(biao)面淬(cui)火(huo)采用水冷(leng)卻不(bu)必擔心淬(cui)火(huo)裂(lie)紋，其原因(yin)參見3Cr13不(bu)銹鋼(gang)軸(zhou)套高頻表(biao)面淬(cui)火(huo)相(xiang)關內容。
活(huo)塞桿高頻表(biao)面淬(cui)火硬(ying)度檢(jian)查可(ke)用表(biao)面洛氏硬(ying)度計或里(li)氏硬(ying)度計。如果還要檢(jian)查淬(cui)硬(ying)深(shen)度或金(jin)相組織，則應(ying)采用一定長度的(de)與活(huo)塞桿淬(cui)火處外(wai)圓相同(tong)尺寸的(de)試(shi)件(jian)(jian)，該試(shi)件(jian)(jian)應(ying)與實際(ji)工件(jian)(jian)進行相同(tong)的(de)熱處理過程和(he)相同(tong)的(de)高頻淬(cui)火方法。
